​范德华力的本质到底是什么呢?

作者:bobapp下载   发布时间:2022-07-07 00:28     浏览:

本文摘要:​范德华力的本质到底是什么呢? 范德华力的本质到底是什么呢? 原子与原子之间以及离子与离子之间是依靠化学键联合身分子的,而微观分子又是奈何堆积成宏观物质的呢?为什么在温度足够低时很多气体会凝结为液体,甚至凝固为固体?是奈何的吸引力使这些分子凝结在一起的?这是科学家继研究化学键后探讨的又一问题。离子键、共价键和金属键是分子内原子间比力强的彼此感化,键能约为100~ 800kJ/mol。事实上,在分子间也存在着一种彼此感化,不外比力弱,其联合能约莫只有几到几十千焦每摩尔。

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​范德华力的本质到底是什么呢? 范德华力的本质到底是什么呢? 原子与原子之间以及离子与离子之间是依靠化学键联合身分子的,而微观分子又是奈何堆积成宏观物质的呢?为什么在温度足够低时很多气体会凝结为液体,甚至凝固为固体?是奈何的吸引力使这些分子凝结在一起的?这是科学家继研究化学键后探讨的又一问题。离子键、共价键和金属键是分子内原子间比力强的彼此感化,键能约为100~ 800kJ/mol。事实上,在分子间也存在着一种彼此感化,不外比力弱,其联合能约莫只有几到几十千焦每摩尔。气体分子能凝聚为液体和固体,主要就靠这种分子间的感化。

由于荷兰物理学家范德华第一个提出这种彼此感化,所以凡是把分子间的感化力就称为范德华力。那么范德华力是奈何发生的,其本质又是什么呢? 人们对范德华力本质的认识也是跟着量子力学的呈现而慢慢深入的。范德华力一般包括三个部门:取向力、诱导力和色散力。

为了寻求范德华力的来历,先来相识分子的偶极矩和极化率。在任何一个分子中都可以找到一个正电荷重心和一个负电荷重心,按照正、负电荷重心是否重合,可以把分子分为极性分子和非极性分子。正、负电荷重心不彼此重合的分子叫极性分子,两个电荷重心互相重合的分子叫非极性分子。

假如我们把正电荷重心与负电荷重心间隔称为偶极长,凡是以d来暗示,那么就可把分子的偶极矩界说为分子的偶极长d和偶极上一端电荷q的乘积: μ=q×d 偶极矩是一个矢量,化学上划定其偏向是从正到负。由于极性分子的正、负电荷重心不重合,因此分子中始终存在着一个正极和一个负极,极性分子的这种固有的偶极称为永久偶极。

而非极性分子只管正、负电荷重心重合,但由于分子内部的原子核和电子都在不断地运动着,不停地改变着它们的相对位置,在某一瞬间,分子的正电荷重心和负电荷重心会产生不重合的现象,这时所发生的偶极就是瞬时偶极。另外,若有外电场感化时,由于同性相斥、异性相吸,非极性分子本来重合的正、负电荷重心被分隔,极性分子本来不重合的正、负电荷重心被更进一步分隔,这种正、负电极分化的历程就称为极化。显然在外电场的影响下,非极性分子可以变为一个具有偶极的极性分子,而极性分子固有偶极会进一步增大,这种在外电场影响下所发生的偶极称为诱导偶极,电场越强,分子的变形越显著,诱导偶极越大。

μ(诱导偶极矩)E(电场强度),引入比例常数α,使μ(诱导偶极矩)=α ×E(电场强度)。α叫分子的诱导极化率,简称极化率。作为权衡分子在电场感化下变形巨细的标度,极化率越大,分子的变形性也就越大。

此刻让两个极性分子彼此靠近,由于极性分子具有偶极,偶极是电性的,自然要同极相斥,异极相吸,极性分子的正极一端转向负极,负极一端转向正极,产生定向极化。靠近到必然间隔后,排斥和吸引到达相对均衡,体系的能量到达最小值,这种靠永久偶极的取向而发生的感化力称为取向力。分子的极性越大,取向力就越大;温度越高,取向力越弱;分子间间隔增大,取向力锐减。另外,极性分子与极性分子之间除了取向力外,由于极性分子的彼此影响,每个分子城市产生变形,发生诱导偶极,同时非极性分子与极性分子接近时,在极性分子固有偶极发生电场的影响下,非极性分子被极化,也要发生诱导偶极,两个分子也保持着异极相邻的状态。

这种诱导偶极同极性分子的永久偶极间的感化力称为诱导力。诱导力与极性分子偶极矩的平方成正比,与被诱导分子的变形性成正比(分子中各原子的半径越大越容易变形),而与分子间间隔的7次方成反比,跟着间隔的增大削弱得很快。

诱导力与温度无关。事实上,任何一个分子,由于电子的运动和原子核的振动都可以产生瞬时的相对位移而发生瞬时偶极,并进一步诱导相邻的分子也发生瞬时偶极,分子也发生瞬时偶极,两个分子就可以靠瞬时偶极彼此吸引在一起。这种由于存在“ 瞬时偶极”而发生的彼此感化力称为色散力(因为从量子力学导出的这种力的理论公式与光色散公式相似,因此把这种力称为色散力),色散力主要与分子的变形性有关,分子的极化率越大,色散力就越强,另外也与分子间间隔的7次方成反比,跟着分子间间隔的增大而迅速减小。

总之,在非极性分子之间,只有色散感化;在极性分子和非极性分子之间,有诱导感化和色散感化;在极性分子之间,则有取向、诱导和色散感化。这三种感化都是吸引感化,分子间力就是这三种力的总称,也就是凡是所说的范德华力。返回,检察更多。


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