[科普中国]-瞬间偶极

分子间作用力与分子的极性有关。分子的极性不但取决予分子中键的极性，而且取决于分子的几何形状。分子的极性与偶极矩(dipole moment)有关。偶极矩是表示分子中电荷分布状况的物理量。1

当非极性分子相互接近时，由于分子中电子的不断运动和原子核的不断振动，常发生电子云和原子核之间的瞬间相对位移，而产生瞬间偶极（instantaneous dipole）。分子间由于瞬间偶极而产生的作用力称为色散力（dispersion force）。2

定义当非极性分子相互靠近时，由于电子的不断运动和原子核的不断振动，要使每一瞬间正、负电荷中心都重合是不可能的，在某一瞬间总会有偶极存在，这种偶极叫做瞬间偶极。瞬间偶极之间总是处于异极相吸的状态。3

产生原因分子与分子之间，某些较大分子的基团之间，或小分子与大分子内的基团之间，还存在着各种各样的作用力，总称分子间作用力。分子间作用力又称为范德华力（van der Waals force）。由于分子间作用力比化学键弱得多（化学键的键能数量级汰102～103KJ/mol，而分子间力的能量只达几个～几十个KJ/mol的数量级），所以分子晶体的熔点，沸点往往比较低。

分子间作用力（范德华力）与偶极矩有关。偶极矩是表示分子中电荷分布状况的物弹量用μ表示．定义为正、负电荷重心间的距离r与电荷量q的乘积：

μ=q×r

偶极矩是个矢量，正负电荷的重心重合时偶极矩为零（非极性分子）；正、负电荷的重心不重合时分子的偶极矩不为零（极性分子）。

如H2O分子和NH3分子的偶极矩之和都不为零，为极性分子，其固有的偶极叫永久偶极（permanent dipole），非极性分子在极性分子诱导下产生的偶极被称为诱导偶极（induced dipole）。由不断运动的电子和不停振动的原子核在某一瞬间的相对位移造成分子正负电荷重心分离引起的偶极叫瞬间（instantaneousdipole）。1

形成分子力瞬间偶极主要形成的分子间力（即范德华力）为色散力。

色散力（dispersion force）是分子的瞬间偶极与瞬间诱导偶极之间的作用力，也叫伦敦力（London force）。通常情况下非极性分子的正电荷重心与负电荷重心重合，但原子核和电子的运动可导致电荷重心瞬间分离，从而产生瞬间偶极。瞬间偶极又使邻近的另一非极性分子产生瞬间诱导偶极，两种偶极出于异极相邻状态。

色散力的大小既依赖于分子的大小，也依赖于分子的形状。如丙烷、正丁烷和正戊烷均为直链化合物，色散力随分子体积的增大而增大．导致沸点按同一顺序升高。

色散力不但普遍存在于各类分子之间，而且除极少数强极性分子（如HF，H2O）外，大多数分子间力都已色散力为主。1

在非极性分子与非极性分子之间只存在着色散力；在极性分子与极性分子之间存在着色散力、诱导力和取向力。取向力、诱导力和色散力的总和通常叫做分子间力，又称为范德华（Van der Waals）力。其中色散力在各种分子之间都有，而且一般也是最主要的。只有当分子的极性很大时才以取向力为主。而诱导力一般较小，如下图所示：3

对物质影响主要由瞬间偶极产生的色散力为主要作用力的分子间力对物质的影响有以下几点：

物质的熔点和沸点分子间力对物质性能的影响是多方面的。液体物质分子间力愈大，气化热就愈大，沸点也就愈高；固态物质分子间力愈大，熔化热就愈大，熔点也愈高。一般而言，结构相似的同系列物质相对分子质量愈大，分子的变形性也就愈大，分子间力愈强，物质的熔点、沸点也愈高。例如稀有气体、卤素等，其熔点、沸点是随相对分子质量的增大而升高的。分子间力对分子晶体的硬度也有一定的影响。极性小的聚乙烯、聚丙烯等物质，分子间力较小，因而硬度不大；而含有极性基团的聚甲基丙烯酸甲酯（俗称有机玻璃）等，分子间力较大，因而硬度较大。3

物质的溶解性物质在溶剂中的溶解性可以用“相似相溶”的经验规律来判断。即极性溶质易溶于极性溶剂；非极性(或弱极性)溶质易溶于非极性溶剂。溶质与溶剂的极性越相似，越易互溶。例如，碘易溶于苯或四氯化碳，而难溶于水。其原因是碘、苯和四氯化碳等都是非极性分子，分子间存在着相似的分子间力（色散力），而水为极性分子，分子之间除存有分子间力之外还有氢键，因此碘难溶于水。3

本词条内容贡献者为:

陈铁桥 - 副教授 - 湖南大学