[科普中國]-色散力

非極性分子相互靠攏時，它們的瞬時偶極矩之間會產(chǎn)生很弱的吸引力，這種吸引力稱為色散力。色散力存在于一切分子之間。

任何一個分子，都存在著瞬間偶極，這種瞬間偶極也會誘導(dǎo)鄰近分子產(chǎn)生瞬間偶極，于是兩個分子可以靠瞬間偶極相互吸引在一起。這種瞬間偶極產(chǎn)生的作用力稱為色散力（dispersion force）。色散力是倫敦（London）于1930年根據(jù)近代量子力學(xué)方法證明的，由于從量子力學(xué)導(dǎo)出的理論公式與光色散公式相似，因此把這種作用稱為色散力，又叫做倫敦力。1

定義定義

任何一個分子，由于電子的不斷運動和原子核的不斷振動，常發(fā)生電子云和原子核之 間的瞬時相對位移，從而產(chǎn)生瞬時偶極。分子靠瞬時偶極而相互吸引，這種力稱為色散 力。色散力主要與分子的變形性有關(guān)，分子的變形性越大，色散力越強。它存在于一切分 子之間。2

緣由由于分子中電子和原子核不停地運動，非極性分子的電子云的分布呈現(xiàn)有漲有落的狀態(tài)，從而使它與原子核之間出現(xiàn)瞬時相對位移，產(chǎn)生了瞬時偶極，分子也因而發(fā)生變形。分子中電子數(shù)愈多、原子數(shù)愈多、原子半徑愈大，分子愈易變形。瞬時偶極可使其相鄰的另一非極性分子產(chǎn)生瞬時誘導(dǎo)偶極，且兩個瞬時偶極總采取異極相鄰狀態(tài)，這種隨時產(chǎn)生的分子瞬時偶極間的作用力為色散力(因其作用能表達式與光的色散公式相似而得名)。雖然瞬時偶極存在暫短，但異極相鄰狀態(tài)卻此起彼伏，不斷重復(fù)，因此分子間始終存在著色散力。無疑，色散力不僅存在于非極性分子間，也存在于極性分子間以及極性與非極性分子間。

色散力存在于一切分子之間。色散力與分子的變形性有關(guān)，變形性越強越易被極化，色散力也越強。稀有氣體分子間并不生成化學(xué)鍵，但當(dāng)它們相互接近時，可以液化并放出能量，就是色散力存在的證明。

量子力學(xué)計算表明，色散力與分子變形性有關(guān)，變形性越大，色散力越強。由于各種分子均有瞬間偶極，所以色散力存在于極性分子和極性分子、極性分子和非極性分子以及非極性分子和非極性分子之間。而且在一般情況下，色散力是主要的分子間力。只有極性相當(dāng)強的分子，取向力才顯得重要。

分子間力是一種永遠存在于分子間的作用力。由于隨著分子間距離的增大而迅速減小，所以它是一種近程力，表現(xiàn)為分子間近距離的吸引力，作用范圍只有幾個皮米。其作用能的大小從幾到幾十焦耳每摩爾，比化學(xué)鍵的鍵能小1~2個數(shù)量級。與共價鍵不同，分子間力沒有方向性和飽和性。分子間力包括三種作用力，由于相互作用的分子不同，這三種力所占的比例也不同，但色散力通常是最主要的1

范德華力色散力、誘導(dǎo)力和取向力這3種分子間力統(tǒng)稱為范德華力。它是在人們研究實際氣體對理想氣體的偏離時提出來的。分子間力有以下特點：①分子間力的大小與分子間距離的6次方成反比。因此分子稍遠離時，分子間力驟然減弱。它們的作用距離大約在300～500pm范圍內(nèi)。分子間既保持一定接觸距離又“無”電子云的重疊時，相鄰兩分子中相互接觸的那兩個原子的核間距之半稱原子的范德華半徑。氯原子的范德華半徑為180pm，比其共價半徑99pm大得多。②分子間力沒有方向性和飽和性。③分子間力作用能一般在2~20KJ·mol-1，比化學(xué)鍵能（100～600kJ·mol-1）小約1～2數(shù)量級。

性質(zhì)鹵素分子物理性質(zhì)很容易用分子間力作定性地說明：F2、Cl2、Br2、I2都是非極性分子。順序分子量增大，原子半徑增大，電子增多，因此色散力增加，分子變形性增加，分子間力增加。所以鹵素分子順序熔、沸點迅速增高，常溫下F2、Cl2是氣體，Br2是液體，而I2則是固體。不過，HF、H2O、NH2三種氫化物的分子量與相應(yīng)同族氫化物比較明顯地小，但它們的熔、沸點則反常地高，其原因在于這些分子間存在氫鍵。3

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

楊劍虹 - 教授 - 西南大學(xué)