[科普中国]-色散力

非极性分子相互靠拢时，它们的瞬时偶极矩之间会产生很弱的吸引力，这种吸引力称为色散力。色散力存在于一切分子之间。

任何一个分子，都存在着瞬间偶极，这种瞬间偶极也会诱导邻近分子产生瞬间偶极，于是两个分子可以靠瞬间偶极相互吸引在一起。这种瞬间偶极产生的作用力称为色散力（dispersion force）。色散力是伦敦（London）于1930年根据近代量子力学方法证明的，由于从量子力学导出的理论公式与光色散公式相似，因此把这种作用称为色散力，又叫做伦敦力。1

定义定义

任何一个分子，由于电子的不断运动和原子核的不断振动，常发生电子云和原子核之 间的瞬时相对位移，从而产生瞬时偶极。分子靠瞬时偶极而相互吸引，这种力称为色散 力。色散力主要与分子的变形性有关，分子的变形性越大，色散力越强。它存在于一切分 子之间。2

缘由由于分子中电子和原子核不停地运动，非极性分子的电子云的分布呈现有涨有落的状态，从而使它与原子核之间出现瞬时相对位移，产生了瞬时偶极，分子也因而发生变形。分子中电子数愈多、原子数愈多、原子半径愈大，分子愈易变形。瞬时偶极可使其相邻的另一非极性分子产生瞬时诱导偶极，且两个瞬时偶极总采取异极相邻状态，这种随时产生的分子瞬时偶极间的作用力为色散力(因其作用能表达式与光的色散公式相似而得名)。虽然瞬时偶极存在暂短，但异极相邻状态却此起彼伏，不断重复，因此分子间始终存在着色散力。无疑，色散力不仅存在于非极性分子间，也存在于极性分子间以及极性与非极性分子间。

色散力存在于一切分子之间。色散力与分子的变形性有关，变形性越强越易被极化，色散力也越强。稀有气体分子间并不生成化学键，但当它们相互接近时，可以液化并放出能量，就是色散力存在的证明。

量子力学计算表明，色散力与分子变形性有关，变形性越大，色散力越强。由于各种分子均有瞬间偶极，所以色散力存在于极性分子和极性分子、极性分子和非极性分子以及非极性分子和非极性分子之间。而且在一般情况下，色散力是主要的分子间力。只有极性相当强的分子，取向力才显得重要。

分子间力是一种永远存在于分子间的作用力。由于随着分子间距离的增大而迅速减小，所以它是一种近程力，表现为分子间近距离的吸引力，作用范围只有几个皮米。其作用能的大小从几到几十焦耳每摩尔，比化学键的键能小1~2个数量级。与共价键不同，分子间力没有方向性和饱和性。分子间力包括三种作用力，由于相互作用的分子不同，这三种力所占的比例也不同，但色散力通常是最主要的1

范德华力色散力、诱导力和取向力这3种分子间力统称为范德华力。它是在人们研究实际气体对理想气体的偏离时提出来的。分子间力有以下特点：①分子间力的大小与分子间距离的6次方成反比。因此分子稍远离时，分子间力骤然减弱。它们的作用距离大约在300～500pm范围内。分子间既保持一定接触距离又“无”电子云的重叠时，相邻两分子中相互接触的那两个原子的核间距之半称原子的范德华半径。氯原子的范德华半径为180pm，比其共价半径99pm大得多。②分子间力没有方向性和饱和性。③分子间力作用能一般在2~20KJ·mol-1，比化学键能（100～600kJ·mol-1）小约1～2数量级。

性质卤素分子物理性质很容易用分子间力作定性地说明：F2、Cl2、Br2、I2都是非极性分子。顺序分子量增大，原子半径增大，电子增多，因此色散力增加，分子变形性增加，分子间力增加。所以卤素分子顺序熔、沸点迅速增高，常温下F2、Cl2是气体，Br2是液体，而I2则是固体。不过，HF、H2O、NH2三种氢化物的分子量与相应同族氢化物比较明显地小，但它们的熔、沸点则反常地高，其原因在于这些分子间存在氢键。3

本词条内容贡献者为:

杨剑虹 - 教授 - 西南大学