对范德华力的解释

范德华力的三种类型

范德华力的普适描述


描述:分子间相互作用称之为范德华力

严格来说,上述描述并不能算得上是定义,更像是将两个相同意思的名词关联在一起,并没有说明这种分子间相互作用产生的原因

从根源上来说,范德华力其实算是一种电磁相互作用,其产生的原因在于电子分布的波动引发的偶极相互作用,是一种量子力学效应,通常可以分为三种类型

类型


色散力(伦敦色散力、伦敦力)


色散力是范德华力的主要组成部分,发生在所有原子和分子之间,包括非极性分子。它来源于电子的量子涨落,即使在非极性分子中,电子在轨道中运动时也会产生瞬时的电荷分布不均,从而形成瞬时偶极矩,并通过相互感应在相邻分子中产生诱导偶极矩,最终导致分子之间通过电磁相互作用产生吸引

取向力(偶极-偶极相互作用)


取向力发生在具有永久偶极矩的极性分子之间,可以更直观的理解为两个极性分子之间的电磁相互作用

诱导力(偶极-诱导偶极相互作用)


诱导力发生在极性分子和非极性分子之间。极性分子的永久偶极矩会影响非极性分子的电子分布,使其产生瞬时偶极矩,从而形成分子间的吸引力

总结


在量子力学中,电子在分子内和原子内部并不是确定位置的,而是分布在概率云中。这种不确定性和涨落导致了色散力的产生,也就是说,电子即使在没有外力作用时也在不断波动产生瞬时偶极矩并诱导相邻分子产生诱导偶极矩,进而发生相互作用

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