生物大分子的化学
范德华力(van der Waals forces)
/ van der VAHLS /
你有没有注意到,两块完全光滑、洁净的玻璃面压在一起时会微微相黏?那种若有若无的吸附,就是范德华力的一瞥——它是所有日常吸引力中最弱的一种,存在于任何两个靠得足够近、彼此接触的原子之间。
每个原子的电子都在不停运动,在任一瞬间它们都可能略微偏向一侧,使原子获得一个转瞬即逝的微小正负之分(一个瞬时偶极)。这一闪烁会把邻近原子的电子也拽成相应的排布,于是两者短暂相吸。这种效应只持续一瞬,而且极其微弱——远弱于氢键——它还有一个严格要求:原子必须靠得非常近、几乎相触,因为这种力随距离急剧衰减。但若推得太近,它们的电子云又会相斥。所以存在一个“恰到好处”的距离(范德华接触距离),在那里温和的吸引达到最大。
因为范德华力要求近乎完美的贴近,它最看重的就是形状的契合。当两个分子表面恰好互补——每一处凸起都嵌进一处凹陷——大量原子同时接触,所有这些微小的吸引加起来就成了可观的力量。这正是分子识别为何如此依赖形状:一个严丝合缝的搭档能积累起错配搭档无法企及的范德华接触。它们还帮助把 DNA 内部扁平的碱基堆叠起来,与氢键一道贡献于双螺旋的稳定。
壁虎能爬上玻璃,是因为它脚趾上数百万根微小的绒毛形成了如此之多的范德华接触,加总起来足以支撑动物的体重——这与一颗契合良好的药物分子能黏附在它的靶蛋白上,是同一条“积少成多”的原理。
所有力中最弱的一种,靠完美契合而变得有力。
范德华吸引只在极近的距离起作用,若强行把原子推得太近,它就转为强烈的排斥——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。
又称
另见