| 3.1 結(jié)合鍵(4)
3．色散力
非極性分子偶極矩為0，通常是指其核外電子云呈球形對稱分布而不顯示永久的偶極矩，這是從宏觀統(tǒng)計(jì)的角度來看的。但是由于正負(fù)電荷都在運(yùn)動，就電子繞核運(yùn)動過程中的某一瞬間，電子在空間的各個位置上的分布并非嚴(yán)格相同，這樣就呈現(xiàn)出瞬間的正負(fù)電荷中心不重合，存在瞬間偶極矩，瞬間偶極子會對鄰近非極性分子產(chǎn)生誘導(dǎo)作用而出現(xiàn)誘導(dǎo)偶極矩，瞬間偶極矩之間以及與誘導(dǎo)偶極矩之間發(fā)生靜電作用力，稱為色散力，其作用能為
 （3-9）
式中，I1、I2分別為2個相互作用分子的電離能；a1、a2分別是它們的極化率。
對于不同物質(zhì)，上述三種作用力并非均等，依其分子特性而定。對于非極性分子，靜電作用力和誘導(dǎo)作用力很小，主要表現(xiàn)為色散力，靜電力和誘導(dǎo)力只存在于極性分子中。這些作用力不僅存在于不同分子間，而且也存在于同一分子內(nèi)的不同原子或基團(tuán)之間。范德華鍵是上述3種力的合力，它與分子之間的距離的七次方成反比，說明分子間引力的作用范圍很小，一般為0.3~0.5nm。范德華鍵通常表現(xiàn)為吸引力作用，因?yàn)楫?dāng)兩個分子過分靠近而引起排斥力約等于B/r13，這種斥力隨距離增大而迅速降低，降低速率比吸引力大106倍。
3.1.5 氫鍵
氫原子是所有原子中最小的一種，原子核帶一個正電荷，核外有一個1s電子。當(dāng)氫原子與電負(fù)性較高的原子X（如O、S、F、Cl等）以共價鍵結(jié)合成分子時，HX之間是極性共價鍵。這是因?yàn)闅湓雍送獾?s電子很容易受到X原子的強(qiáng)烈吸引，而使氫原子顯部分正電性。在這種情況下，如果氫原子又受到另一個分子中電負(fù)性較大的原子Y吸引而形成以H原子為中心可表示為X—H××××××Y的氫鍵。氫鍵的鍵長指X和Y之間的距離。
氫鍵是分子間力的另一種表現(xiàn)，它與范德華鍵不同之處在于，氫鍵具有方向性和飽和性。氫鍵的飽和性表現(xiàn)在X—H只與一個Y原子結(jié)合，而X—H的偶極矩與Y相互作用時，只有當(dāng)X—H××××××Y在同一直線上時才有最強(qiáng)的作用力，所以氫鍵有方向性。
氫鍵的強(qiáng)弱與X、Y的電負(fù)性差值的大小有關(guān)，電負(fù)性差值越大，氫鍵越強(qiáng)。另外，還與Y的半徑大小有關(guān)系，半徑愈小，則氫鍵愈強(qiáng)。大部分氫鍵是在分子間形成，稱為分子間氫鍵，還有一部分氫鍵是同一分子內(nèi)的不同部分之間形成的，叫做分子內(nèi)氫鍵。
氫鍵雖然較弱，但它的形成對物質(zhì)的物理性能影響不可低估，對結(jié)構(gòu)相似的同系物，若分子間存在氫鍵，其結(jié)合力比色散力強(qiáng)，會使熔點(diǎn)、沸點(diǎn)顯著升高；若分子內(nèi)生成氫鍵，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)常會降低。
水作為一種應(yīng)用廣泛的極性溶劑，主要是水分子之間可為生成氫鍵提供H原子，又有孤對電子接受其它分子來的H原子。因此，對于溶質(zhì)分子來說，凡能為生成氫鍵提供與接受H原子的，均和水相似，可通過氫鍵和水結(jié)合，在水中溶解度較大。一些沒有極性的碳?xì)浠衔锊荒芘c水生成氫鍵，在水中溶解度很小。水的表面張力很大，主要生成分子間氫鍵。另外，分子間生成氫鍵會使粘度增大，如甘油、磷酸、硫酸等分子都是粘度很大的液體。這主要是這些化合物的一個分子能和幾個其他分子形成幾個氫鍵所致。當(dāng)晶體中含有氫鍵時，則氫鍵也是影響晶體物理性能的因素之一。
（本節(jié)完）
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