生物大分子的化學
范德華力(van der Waals forces)
/ van der VAHLS /
你有沒有注意到,兩塊完全光滑、潔淨的玻璃面壓在一起時會微微相黏?那種若有若無的吸附,就是范德華力的一瞥——它是所有日常吸引力中最弱的一種,存在於任何兩個靠得足夠近、彼此接觸的原子之間。
每個原子的電子都在不停運動,在任一瞬間它們都可能略微偏向一側,使原子獲得一個轉瞬即逝的微小正負之分(一個瞬時偶極)。這一閃爍會把鄰近原子的電子也拽成相應的排布,於是兩者短暫相吸。這種效應只持續一瞬,而且極其微弱——遠弱於氫鍵——它還有一個嚴格要求:原子必須靠得非常近、幾乎相觸,因為這種力隨距離急劇衰減。但若推得太近,它們的電子雲又會相斥。所以存在一個「恰到好處」的距離(范德華接觸距離),在那裡溫和的吸引達到最大。
因為范德華力要求近乎完美的貼近,它最看重的就是形狀的契合。當兩個分子表面恰好互補——每一處凸起都嵌進一處凹陷——大量原子同時接觸,所有這些微小的吸引加起來就成了可觀的力量。這正是分子識別為何如此依賴形狀:一個嚴絲合縫的搭檔能積累起錯配搭檔無法企及的范德華接觸。它們還幫助把 DNA 內部扁平的鹼基堆疊起來,與氫鍵一道貢獻於雙螺旋的穩定。
壁虎能爬上玻璃,是因為它腳趾上數百萬根微小的絨毛形成了如此之多的范德華接觸,加總起來足以支撐動物的體重——這與一顆契合良好的藥物分子能黏附在它的靶蛋白上,是同一條「積少成多」的原理。
所有力中最弱的一種,靠完美契合而變得有力。
范德華吸引只在極近的距離起作用,若強行把原子推得太近,它就轉為強烈的排斥——所以它既是在把原子黏在一起,也是在界定原子能挨得多近。
又稱
另見