色散力

伦敦分散力(,简称伦敦力分散力瞬间偶极力、或波动诱导偶极键[1]或宽松地称为范德华力),是作用于原子分子间的一种分子间作用力,通常是电对称的; 也就是说,电子相对于原子核对称分布[2]。它们是范德华力的一部分。 伦敦色散力以德国物理学家弗里茨·伦敦 (Fritz London) 的名字命名。 它们是最弱的分子间作用力

二聚体的相互作用能。描述长距离的部分是由於伦敦分散力的量。图中曲线最低处即是此二聚体键长

概述

伦敦色散力(诱导偶极-诱导偶极):非极性双原子分子中瞬时偶极子的形成。 电子围绕原子核的无序运动导致分子的小极化(部分负电荷δ−,部分正电荷δ+)。

原子或分子周围的电子分布随时间波动。 这些波动产生瞬时电场,附近的其他原子和分子可以感受到这些电场,从而调整其自身电子的空间分布。 最终效果是,一个原子中电子位置的波动会引起其他原子中电子的相应重新分布,从而使电子运动变得相关。 虽然详细的理论需要量子力学的解释(参见色散力的量子力学理论),但这种效应经常被描述为瞬时电偶极子的形成,该偶极子(当被真空分开时)会相互吸引。

科学家观察到在高压低温下,即使是非极性分子也能被液化或固化,弗里茨·伦敦认为非极性分子间必然有吸引力存在,否则在任何条件下非极性分子在任何条件下应该都是气体,此吸引力即为伦敦分散力。 其能量很小,存在所有分子之间。非极性分子内的电子云运动会造成瞬间分布不均匀,产生瞬间偶极,此瞬间偶极又会使附近的非极性分子产生暂时的诱发偶极现象并且是在低概率的可能性中发生的,使非极性分子互相吸引,此种作用力又称瞬间偶极-诱发偶极力

相对规模

色散力通常是在原子和分子之间的三种范德华力(方向力、感应力、色散力)占主导地位,但小且高度极性的分子(例如)除外。 色散对总分子间交互作用能的贡献如下:[3]

色散对总分子间交互作用能的贡献
分子对交互作用总能量的%
Ne-Ne100
CH4-CH4100
HCl-HCl86
HBr-HBr96
HI-HI99
CH3Cl-CH3Cl68
NH3-NH357
H2O-H2O24
HCl-HI96
H2O-CH487

参见

参考资料

  1. Callister, William. . John Wiley & Sons, Inc. December 5, 2000: 25. ISBN 0-471-39551-X.
  2. Callister, William D., Jr.; Callister, William D., Jr. . New York: Wiley. 2001. ISBN 0-471-39551-X. OCLC 45162154.
  3. Jacob Israelachvili, 2nd, Academic Press, 1992
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