分子間相互作用

分子是由帶正電荷的原子核和帶負電荷的電子組成的體系,由於電荷的相互作用,分子與分子間產生相互作用力。

基本介紹

• 中文名：分子間相互作用
• 性質：化學原理
• 原理：分子間電荷作用
• 結果：產生分子間作用力

正文

分子是由帶正電荷的原子核和帶負電荷的電子組成的體系,由於電荷的相互作用,分子與分子間產生相互作用力。一個分子的電荷分布可以均衡而使正電荷中心與負電荷中心合在一起，這樣就沒有永久偶極而成為非極性分子,如二氧化碳和甲烷；如果兩個中心不重合,則產生電偶極而成為具有永久偶極的或極性的分子，如氯化氫和氯甲烷等。兩個具有永久偶極的分子間的相互作用，是分子間的第一種相互作用,也稱為偶極-偶極相互作用。一個極性分子和一個非極性分子間的相互作用，是第二種相互作用，這是因為非極性分子在極性分子的電場中可以被誘導而極化,所以也稱為偶極-誘導偶極相互作用。這兩種相互作用都要求至少一方為極性分子。在兩個非極性分子間的相互作用，是第三種相互作用，這是因為每個分子中的電子運動受到另一分子的影響而互相被誘導，這種力是F.W.倫敦首先用量子力學算出的，因此稱為倫敦力，又稱色散力或誘導偶極－誘導偶極相互作用。第一種力較強，第二種力次之，第三種力最弱，但第三種力是普遍存在的。這幾種相互作用力都隨分子間距離r或1/rn而變化。第一種相互作用的n值小，所以在較遠距離時即起作用；第二種次之;第三種最大,故僅在兩個分子很接近時才起作用。分子間也有互相推斥的力，它在更近距離時才起作用。還有四極的相互作用，一般更弱。
分子間的相互作用使分子能在低溫時成為凝聚態，這也是范德瓦耳斯方程中a的來源,所以也統稱為分子間的范德瓦耳斯力。由於分子間存在相互作用，使得氣體在壓力較高時偏離理想氣體定律。
分子間的另一種相互作用是它們互相碰撞時的能量傳遞。碰撞可以是彈性的，不互相交換能量而僅交換動量；也可以是非彈性的，有能量交換，並產生能量轉換，例如將電子振動能轉換為平動能。經較長時間的交換使分子的能量達到平衡分布。