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Biology
Chapter 2: Chemistry of Life
2.13:
范德华交互
原子和分子通过分子间作用力相互作用。这些静电力是由具有永久、部分或临时电荷的粒子之间的吸引力或排斥性相互作用产生的。中性原子和分子之间的分子间作用力是离子-偶极、偶极-偶极和色散力,统称为范德华力。
极性分子在分子的一端带部分正电荷,在分子的另一端带部分负电荷,从而产生偶极子。 在像水这样的极性分子中,带部分负电荷的带负电性氧原子越多,带部分正电荷的负性氢原子越小。水分子相互吸引是因为一个水分子的正端和另一个水分子的负端。这种吸引力称为偶极子-偶极子吸引力。
离子-偶极子力是离子和偶极子之间的静电吸引力。这些力在溶液中很常见,并且在离子化合物在水中的溶解中起着重要作用。当像 KCl 这样的离子化合物被添加到像水这样的极性溶剂中时,固体中的离子会分离并均匀分散。离子偶极子力将极性水分子的正端吸引到固体表面的负氯离子,并且它们将负端吸引到正钾离子。水分子围绕着单个 K+ 和 Cl– 离子,减少了将它们结合在一起的固体并溶解它们的强离子间力。离子-偶极子相互作用的强度与 i) 离子上的电荷和 ii) 极性分子偶极子的大小成正比。
色散力存在于所有凝聚相中,与构成物质的原子或分子的性质无关。这些吸引力也被称为伦敦色散力,以纪念德国出生的美国物理学家弗里茨·伦敦 (Fritz London),他于 1928 年首次解释了这些吸引力。原子或分子的电子在任何时刻都处于恒定运动状态,如果原子或分子的电子分布不对称,则原子或分子可以产生临时的瞬时偶极子。这种偶极子的存在反过来会扭曲相邻原子或分子的电子,从而产生感应偶极子。这些快速波动的临时偶极子导致物质之间产生相对较弱的静电吸引力,即所谓的色散力。色散力相对较弱,只有当分子非常接近时才会变得显着。较大和较重的原子和分子比较小和较轻的原子和分子表现出更强的色散力。
本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第 10 章:液体和固体。
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