成键与内聚

范德华键

/ van der VAHLS bond /

即便是那些没有电荷可让、也没有电子可换的原子,彼此之间仍会感到一种微弱而转瞬即逝的牵引。想象两个完全平衡的旋转陀螺,仅仅因为在同一瞬间晃了一下,就轻轻推了对方一把。范德华键正是这种发生在中性原子或分子之间、本无其他理由相黏的、轻如耳语的吸引。

其机制微妙却真实:任何原子里的电子都在不停运动,所以在任一瞬间,电子云总是略微偏向一边,使原子出现一个微小、短暂的正负分隔,叫做偶极。这个转瞬即逝的偶极拉扯着近邻的电子,诱使它朝相反方向偏,两个闪烁不定的偶极便互相吸引。在时间上平均下来,这个效应总是吸引性的,却极其微弱,而且随距离迅速衰减,所以只有当原子几乎相互接触时它才显得重要。

范德华键之所以重要,是因为它是那些没有更强选择的物质唯一的维系——冻结的稀有气体、各种蜡,以及石墨和其他层状材料层层叠叠的薄片。它也是壁虎脚攀爬玻璃时所用的抓力。诚实的提醒是它的孱弱:范德华键比共价键或离子键弱上几十到几百倍,这正是这类固体柔软、滑腻、在极低温度下就熔化的原因。

铅笔能写字,是因为石墨由一层层坚固而平整的碳片像书页那样叠成,而片与片之间只靠微弱的范德华吸引相连。当你把铅笔在纸上划过时,这些孱弱的层间键便让步,整片整片地滑落下来,留下灰色的痕迹。

石墨能写字,是因为微弱的范德华键让碳片彼此滑落。

范德华吸引是普遍存在的——它作用于所有原子和分子之间,哪怕它们已被强键连在一起。只不过它通常被淹没了,唯有在没有更强键合时才变得明显。

又称
London dispersion force范德华键范德华力