分子间的作用力
上面已经讨论了三种基本类型的化学键，它们都是分子内部原子间较强的结合力，是决
定分子化学性质的主要因素。在分子与分子之间还存在着较弱的作用力，它是决定物质的沸
点、熔点、溶解度等物理性质的重要因素。为了更好地说明分子间作用力，先谈一下分子极
化的问题。
一、分子极化
任何分子都有正、负电重心，任何分子又都有变形的性能。因而在外电场的作用下，分
子的电荷重心可发生相对的位移，即分子发生变形，这个过程就叫分子的极化（被极化）。
例如非极性分子，正、负电重心是重合的，但在外电场作用下，正负电重心可被拉开，发生
变形并产生偶极（图3－59），这叫诱导偶极（外电场除去，偶极也消除）。
对于极性分子，其本身具有偶极这叫固有偶极，在没有外电场作用时极性分子的固有偶
极由于热运动，而杂乱排列。但在外电场作用下杂乱无章的极性分子可按电场方向定向排列
起来，同时由于电场的作用而使偶极加大（固有偶极加诱导偶极）产生一定的变形（图3－
60）。
由上可看出，无论非极性分子还是极性分子在外电场作用下都可发生极化作用。
二、分子间力的形成
如果将外电场换成极性分子自身所产生的电场，这就与上述情况相似，彼此有相互作用，
也就产生了分子间力，下面就分别来分析这方面的情况。
1.取向力
当极性分子和极性分子相互接近时，它们的固有偶极的同极相斥而异极相吸，就使得极
性分子按一定方向排列（图3－61），因而产生了分子间的作用力，这种力叫取向力。显然，
极性分子的偶极矩越大，取向力越大。这种力只存在于极性分子与极性分子之间。
2.诱导力
当极性分子和非极性分子相接近时，非极性分子在极性分子的固有偶极的作用下，发生
极化，而产生诱导偶极，然后诱导偶极与极性分子固有偶极相互吸引（图3——62）。这种
由于诱导偶极而产生的作用力，称为诱导力。这种力产生于极性分子与非极性分子之间，当
然极性分子与极性分子之间也互相诱导，因而也有这种力。
第4节分子间的相互作用力
一、分子间存在相互作用力
1．引力和斥力：大量事实说明，分子间既存在相互作用的引力，也存在相互作用的斥力。
2．分子力：分子力指的是分子间引力和斥力的合力。
二、分子间作用力与距离的关系
1.分子间的相互作用力图像如图所示，由图线可知，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，当r＝r0时，F斥＝F引，F合＝0；当r＝r1时，F斥>F引，分子力表现为斥力，当r＝r2时，F斥
2．平衡位置的距离r0的大小与分子的大小相当，其数量级为10－10 m，当分子间距离的数量级大于10－9 m时，分子间的作用力近似为零，因此，分子力的作用距离很短。
三、分子动理论
物体是由大量分子组成的；分子永不停息地做无规则运动；分子之间存在着引力和斥力。
[特别提醒]
固体、液体分子间的距离通常在r0附近，分子间的相互作用较为明显。而通常情况下气体分子间的距离大于10r0，分子间的作用力很小，可以忽略不计。
1．判断：(1)气体没有一定的体积和形状，总是充满整个容器。( )
(2)固体和液体很难被压缩，说明它们的分子之间没有空隙。( )
(3)分子间的引力随距离的增大而增大，斥力随距离的增大而减小。( )
答案：(1)√ (2)× (3)×
2．思考：玻璃打碎后，为什么不能把它们拼在一起，利用分子力使其复原呢？
提示：分子间的引力只有在距离小于10－9m时才会比较显著，碎玻璃拼在一起，由于接触面错落起伏，绝大多数的分子间距离大于10－9m，所以总的分子引力非常小，根本不
足以使它们连在一起。
分子间同时存在相互作用的引力和斥力
1.从宏观上解释
(1)以固体物质为例，物体在被拉伸时需要一定的外力，这表明组成物体的分子之间存在着相互作用的引力，所以要使物体被拉伸，一定要有外力来克服分子之间的引力。
(2)同样，物体在被压缩时也需要一定的外力，这表明组成物体的分子之间还存在着相互作用的斥力，因此要使物体被压缩，一定要有外力来克服分子之间的斥力。
《分子间作用力与物质性质》习题
1.下列叙述与范德华力无关的是( )
A．气体物质加压或降温时能凝结或凝固
B．通常状况下氯化氢为气体
C．氟、氯、溴、碘单质的熔沸点依次升高
D．氯化钠的熔点较高
解析：选D。范德华力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。A项，气体物质加压时，范德华力增大；降温时，气体分子的平均动能减小，两种情况下，分子靠自身的动能不足以克服范德华力，从而聚集在一起形成液体甚至固体；B项，HCl分子之间的作用力是很弱的范德华力，因此通常状况下氯化氢为气体；C项，一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增强，物质的熔沸点逐渐升高；D项，NaCl中将Na＋和Cl－维系在固体中的作用力是很强的离子键，所以NaCl的熔点较高，与范德华力无关。
2.下列关于范德华力与氢键的叙述中正确的是( )
A．任何物质中都存在范德华力，而氢键只存在于含有N、O、F的物质中
B．范德华力比氢键的作用还要弱
C．范德华力与氢键共同决定物质的物理性质
D．范德华力与氢键的强弱都只与相对分子质量有关
解析：选B。只有由分子组成的物质中才存在范德华力，A项叙述错误。范德华力弱于氢键，B项叙述正确。只有由分子组成且分子之间存在氢键的物质，其物理性质才由范德华力和氢键共同决定，C项叙述错误。氢键的强弱主要与形成氢键的原子的电负性有关，D项叙述错误。
3.下列关于范德华力的有关叙述中正确的是( )
A．范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键
B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题
C．范德华力是决定物质熔沸点高低的唯一因素
D．范德华力能够影响物质的化学性质
解析：选B。范德华力是分子与分子之间的一种相互作用，其实质与化学键类似，也是一种电性作用，但两者的区别是作用力的强弱不同，化学键必须是强烈的相互作用(100～600 kJ·mol－1)，范德华力的作用能一般只有2～20 kJ·mol－1，故范德华力不是化学键。
决定物质性质的一种重要因素——分子间作用力
段连运 周公度
（北京大学化学系 100871）
物质的许多性质与分子的大小、形状以及分子间作用力密切相关。在讨论物质的这些性质时不可忽视分子间作用力这一因素。在结构化学教学中也应给予恰当的地位。
一 分子间作用力的种类和性质
本文将分子间作用力看作是除共价键、离子键和金属键外基团间和分子间相互作用力的总称，它主要包括：离子或荷电基团、偶极子、诱导偶极子等之间的相互作用力；氢键；疏水基团相互作用力及非键电子推斥力等。大多数分子的分子间作用能在10kJ/mol以下，比通常的共价键键能小1—2个数量级。作用范围一般在0.3—0.5nm，与其他力相比属于短程力。除氢键外，一般无饱和性和方向性。现将离子或荷电基团、偶极子及诱导偶极子等之间相互作用的能量与距离间有明确函数关系者列于表1。
表1一些分子间作用能与距离的关系
最早被提出、并成为分子间作用力主要内容的是范德华力（van derWaals
forces简称范氏力）。它是人们在研究气体行为，发现在气相中分子之间存在吸引和排斥的作用时，用范德华方程以校正实际气体对理想气体的偏离而提出的。表1中作用能与r6成反比的三种力统称为范氏力。其来源有下列三种：
1.静电力（keeson force）
它是极性分子的永久偶极矩之间产生的静电吸引作用，其平均作用能为
式中μ1和μ2分别是两个极性分子的永久偶极矩，r是两个分子质心间的距离，k是Boltzmann常数，T和ε0分别是绝对温度和真空电容率。
2.诱导力（Debye force）
它是永久偶极矩和诱导偶极矩之间产生的吸引作用，其平均诱导能为
式中α2是分子2的极化率，μ1是分子1的永久偶极矩，r和ε0的意义同上。
3.色散力（London force）
它是瞬间偶极矩与诱导偶极矩之间的相互作用，两分子间色散能的近似表达式为
式中I1和I2分别是分子1和分子2的电离能，其余符号意义同上。 静电力和诱导力只存在于极性分子，色散力则存在于各种分子。对绝大多数分子，色散力是主要的，诱导力较小。另外，分子间的作用既包括吸引又包括排斥，与吸引力相比，排斥力是短程力。总的相互作用势能可表达为
