分子间作用力与液体
分子间作用力
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把水倒进玻璃杯,它会乖乖地成为一摊水;可松开一只装满空气的气球,气体却会冲出来、四处散开。区别在于:水分子彼此紧紧相依,而空气分子几乎不相依。这种分子与分子之间轻柔的相互吸引,就是分子间作用力——正是它,让物质能成为液体或固体,而不是永远以气体的形式四散飞走。
分子间作用力,是作用在整个分子与整个分子之间的吸引(在极近距离上还有排斥),它有别于把一个分子内部各原子牢牢拴在一起的强化学键。这类作用力比化学键弱得多——通常只有化学键强度的百分之几——但一种物质是在零下两百度就沸腾,还是在室温下保持液态,正是由它来决定的。它包括色散力、偶极-偶极吸引、氢键,以及离子-偶极相互作用。
它为何要紧:液体和固体几乎所有日常性质——沸点、熔点、表面张力、黏度、溶解度,乃至蛋白质折叠成的形状——都可以追溯到分子与邻居之间吸引的强弱。需要老实说明的是,这里的“力”一词涵盖了一族强弱各异、机理不同的作用,因此对某种具体物质,弄清楚哪一种占主导,工作就已经做了一半。
水在 100°C 沸腾,甲烷却在零下 162°C 就沸腾,尽管两者分子的质量差不多——这是因为水分子之间通过分子间作用力彼此吸引得强得多。
分子间作用力越强,沸点越高。
不要把分子间作用力(分子之间)和分子内化学键(分子内部)混为一谈。水沸腾时,你打断的是分子间作用力——分子彼此分开,但每个 H₂O 仍完好无损;要真正打断 O–H 键,所需能量要大得多。
又称
另见