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范德华力

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水分子之间的氢键(主要)和范德华力

范德华力(英语:van der Waals force)又名范德瓦耳斯力[1],在化学中指分子稀有气体原子之间非定向的、无饱和性的、较弱的相互作用力,根据荷兰物理学家约翰内斯·范德瓦耳斯命名。范德华力是一种静电相互作用,但它比化学键共价键弱得多,通常其能量小于5kJ/mol。范德华力的大小和分子的大小成正比。

范德华力的主要来源有三种机制:

  1. 取向力(偶极-偶极力):极性分子之间的相互作用力
  2. 诱导力(偶极-诱导偶极力):极性分子极化非极性分子,产生诱导偶极矩,并相互作用
  3. 分散力:一对非极性分子由于本身电子的概率运动,可以相互配合产生一对方向相反的瞬时偶极矩,这一对瞬时偶极矩相互作用。这种机制是非极性分子中范德华力的主要来源,1930年由F.W.伦敦英语Fritz London首先根据量子力学原理给出解释

范德华力的大小会影响物质尤其是分子晶体熔点沸点,通常分子的分子量越大,范德华力越大。(氧化氢)比硫化氢的相对分子质量小,因此范德华力比后者弱,但由于水分子间存在更强的氢键,熔沸点反而更高。壁虎能够在墙及各种表面上行走,便是因为脚上极细致的匙突(spatulae)和接触面产生的范德华力所致。[2]

方程

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对于无极性分子,两分子间作用力可近似用以下半经验公式表示:[3]

参见

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参考文献

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  1. ^ 存档副本. [2021-10-11]. (原始内容存档于2021-10-11). 
  2. ^ Autumn, K., Liang, Y., Hsieh, S.; et al. Adhesive force of a single gecko foot-hair. Nature 405, 681–685 (2000). [2021-07-01]. 
  3. ^ 包科达.《热物理学基础》,P44。