范德華力VanderWaalsforce又譯:范德瓦耳斯力、范德瓦爾斯力范德華力是存在於分子間的一種吸引力,它比化學鍵弱得多。一般來說,某物質的范德華力越大,則它的熔點、沸點就越高。對於組成和結構相似的物質,范德華力一般隨著相對分子質量的增大而增強。氨氣,氯氣,二氧化碳等氣體在降低溫度、增大壓強時能夠凝結成液態或固態,就是由於存在分子間作用力。
介紹
范德華力也叫分子間力。分子型物質能由氣態轉變為液態,由液態轉變為固態,這說明分子間存在著相互作用力,這種作用力稱為分子間力或范德華力。分子間力有三種來源,即色散力、誘導力和取向力。色散力是分子的瞬時偶極間的作用力,它的大小與分子的變形性等因素有關。一般分子量愈大,分子內所含的電子數愈多,分子的變形性愈大,色散力亦愈大。誘導力是分子的固有偶極與誘導偶極間的作用力,它的大小與分子的極性和變形性等有關。取向力是分子的固有偶極間的作用力,它的大小與分子的極性和溫度有關。極性分子的偶極矩愈大,取向力愈大;溫度愈高,取向力愈小.
在極性分子間有色散力,誘導力和取向力;在極性分子與非極性分子間有色散力和誘導力;在非極性分子間只有色散力。實驗證明,對大多數分子來說,色散力是主要的;只有偶極矩很大的分子(如水),取向力才是主要的;而誘導力通常是很小的。
在物質的聚集態中,分子間存在著一種較弱的吸引力,作用能的大小一般只有每摩爾幾千焦至幾十千焦,比化學鍵的鍵能小1~2個數量級,亦稱范德華引力或范氏力。它由三部分作用力組成:①當極性分子相互接近時,它們的固有偶極將同極相斥而異極相吸,定向排列,產生分子間的作用力,叫做取向力。偶極矩越大,取向力越大。②當極性分子與非極性分子相互接近時,非極性分子在極性分子的固有偶極的作用下,發生極化,產生誘導偶極,然後誘導偶極與固有偶極相互吸引而產生分子間的作用力,叫做誘導力。當然極性分子之間也存在誘導力。③非極性分子之間,由於組成分子的正、負微粒不斷運動,產生瞬間正、負電荷重心不重合,而出現瞬時偶極。這種瞬時偶極之間的相互作用力,叫做色散力。分子量越大,色散力越大。當然在極性分子與非極性分子之間或極性分子之間也存在著色散力。范德華引力是存在於分子間的一種不具有方向性和飽和性,作用範圍在幾百個皮米之間的力。它對物質的沸點、熔點、氣化熱、熔化熱、溶解度、表面張力、粘度等物理化學性質有決定性的影響。Postscript:化學鍵的結合能一般在1.0kJ/mol數量級,而分子間力的能量只有幾個kJ/mol.
1.取向力極性分子之間靠永久偶極-永久偶極作用稱為取向力.僅存在於極性分子之間.
2.誘導力誘導偶極與永久偶極作用稱為誘導力.極性分子作用為電場,使非極性分子產生誘導偶極或使極性分子的偶極增大(也產生誘導偶極),這時誘導偶極與永久偶極之間形成誘導力,因此誘導力存在於極性分子與非極性分子之間,也存在於極性分子與極性分子之間.
3、色散力瞬間偶極-瞬間偶極之間有色散力.
由於各種分子均有瞬間偶極,故色散力存在於極性分子-極性分子、極性分子-非極性分子及非極性分子-非極性分子之間.色散力不僅存在廣泛,而且在分子間力中,色散力經常是重要的.觀察下面數據:
kJ/mol取向力誘導力色散力 Ar0 08.49 HCl3.3051.10416.82
取向力、誘導力和色散力統稱范德華力,它具有以下的共性:
1)永遠存在於分子之間;2)力的作用很小;3)無方向性和飽和性;4)是近程力,5)經常是色散力為主.He Ne Ar Kr Xe
從左到右原子半徑(分子半徑)依次增大,變形性增大,色散力增強,分子間結合力增大,故b.p.依次增高.可見,范德華力的大小與物質的m.p.、b.p.等物理性質有密切聯繫.氫鍵是一種特殊的范德瓦耳斯力。
新的觀點
有新的觀點認為除以上三種范德華力以外,分子之間還存在另一種作用力。這是用能自由鏇轉的電荷群之間的吸引力來解釋的。極性分子與非極性分子之間的任何一種組合都存在這種作用力。詳情在文後的參考資料連結。