成鍵與內聚
凡得瓦鍵
/ van der VAHLS bond /
即便是那些沒有電荷可讓、也沒有電子可換的原子,彼此之間仍會感到一種微弱而轉瞬即逝的牽引。想像兩個完全平衡的旋轉陀螺,僅僅因為在同一瞬間晃了一下,就輕輕推了對方一把。凡得瓦鍵正是這種發生在中性原子或分子之間、本無其他理由相黏的、輕如耳語的吸引。
其機制微妙卻真實:任何原子裡的電子都在不停運動,所以在任一瞬間,電子雲總是略微偏向一邊,使原子出現一個微小、短暫的正負分隔,叫做偶極。這個轉瞬即逝的偶極拉扯著近鄰的電子,誘使它朝相反方向偏,兩個閃爍不定的偶極便互相吸引。在時間上平均下來,這個效應總是吸引性的,卻極其微弱,而且隨距離迅速衰減,所以只有當原子幾乎相互接觸時它才顯得重要。
凡得瓦鍵之所以重要,是因為它是那些沒有更強選擇的物質唯一的維繫——凍結的稀有氣體、各種蠟,以及石墨和其他層狀材料層層疊疊的薄片。它也是壁虎腳攀爬玻璃時所用的抓力。誠實的提醒是它的孱弱:凡得瓦鍵比共價鍵或離子鍵弱上幾十到幾百倍,這正是這類固體柔軟、滑膩、在極低溫度下就熔化的原因。
鉛筆能寫字,是因為石墨由一層層堅固而平整的碳片像書頁那樣疊成,而片與片之間只靠微弱的凡得瓦吸引相連。當你把鉛筆在紙上劃過時,這些孱弱的層間鍵便讓步,整片整片地滑落下來,留下灰色的痕跡。
石墨能寫字,是因為微弱的凡得瓦鍵讓碳片彼此滑落。
凡得瓦吸引是普遍存在的——它作用於所有原子和分子之間,哪怕它們已被強鍵連在一起。只不過它通常被淹沒了,唯有在沒有更強鍵合時才變得明顯。
又稱
另見