姓「范德華」的那些力
上一篇裡我們見過了這個家族的姓。范德華力是一個統稱，指那些不帶完整電荷的分子之間日常的吸引力。范德華（Johannes van der Waals）在研究氣體時最先意識到：真實的分子會彼此輕輕拉扯——而正是這點微小的拉力，解釋了為什麼氣體可以被壓縮成液體。這把「傘」之下有三位成員；今天我們認識其中最普遍的一位。
這三位成員分別是：色散力（本篇的主角）、偶極－偶極相互作用，以及作為特例的氫鍵（這兩者放在下一篇）。它們在強弱、以及哪些分子會感受到它們這兩點上有所不同——但三者都是溫和的、短程的拉力，分子一旦彼此分開，它們就立刻消失。
無中生有的力：忽閃的電子雲
這就是最奇怪的一種。取兩個完全沒有永久不均衡的分子——比如兩個氬原子，完美對稱。平均來看，它們的電子均勻分佈，所以誰都沒有正端或負端。可是，把氬冷卻到足夠低，它竟然會變成液體。一定有什麼在拉。是什麼？
答案是：平均均勻，並不等於每一瞬間都均勻。電子是不安分的，它們在分子周圍晃來晃去。在某一瞬間，稍微多一點的電子可能堆到了一側，讓那一側暫時帶負電、另一側帶正電。在一閃即逝的瞬間裡，這個對稱的原子便有了一個微小的瞬時偶極——一個轉瞬即逝的正端和負端。
- 在分子A裡，電子一瞬間晃到了一側——A此刻有了一個轉瞬即逝的負端。
- A的負端把鄰近分子B的電子推開，於是B靠近A的那一側變成了正的——A在B身上誘導出了一個偶極。
- 現在A的負端正對著B的正端：異性電荷，於是它們在那一瞬間相互吸引。
- 這一閃移走了，可別處又冒出新的一閃。在無數次閃爍上平均下來，淨效果就是一股穩定而溫和的拉力。
這就是倫敦色散力，得名於解釋了它的物理學家弗里茨·倫敦（Fritz London）。它是最弱的一種分子間作用力——但它也是每一種物質都有的那一種，因為每個分子都有不安分的電子。哪怕是最「高貴」、最孤僻不合群的原子，也照樣感受得到它。
為什麼越大的分子黏得越緊
色散力對單個分子來說很弱，但有兩件事能讓它變強。第一是大小。大分子有多得多的電子，鋪展在一團更大、更蓬鬆的電子雲裡。這樣的電子雲容易被扭曲——它的電子晃得更自由，造出更大的瞬時偶極。我們把這種「易變形性」稱為極化率：分子的電子雲在電場中變形的難易程度。
越容易被極化的分子，色散力越強，而這一點直接體現在沸點上。鹵素分子是個乾淨俐落的例子：小小的氟和氯在室溫下是氣體，更大的溴是液體，而最大的碘是固體。除了大小，什麼都沒變——而隨大小而來的，是極化率，再隨之而來的，是色散力的握力。
第二件事是形狀。又長又舒展的分子能像碼放的木頭那樣並排躺在一起，沿著整條身體彼此接觸，於是那些小拉力便能累加起來。同樣的分子如果蜷成一個緊湊的小球，就只在幾個點上碰到鄰居。這正是為什麼直鏈的蠟燭蠟比同一分子式的支鏈異構體更像固體——原子一樣，但接觸的表面更多。
微弱，卻無處不在——而且會累加
人們很容易把色散力當作太微弱、不值一提的東西打發掉。那是個錯誤。單個色散接觸確實很弱，但一個大分子能一次造出成千上萬個，而成千上萬股微弱的拉力，合起來就成了牢固的抓握。蠟燭蠟、塑料，以及你身體裡的脂肪，幾乎完全是靠色散力維繫在一起的——而它們在室溫下可是結結實實的固體或黏稠物。