胶带粘物体，竟是依靠分子级的范德华力

胶带可以粘合很多东西，为什么却粘不到空气呢？

原来胶带并不是不能“粘”在空气上，而是因为气态的分子之间缺乏吸引力。这个现象背后隐藏着分子间相互作用的科学原理——范德华力。

胶带粘东西，与范德华力息息相关

首先，让我们来了解什么是范德华力。这种力量是分子间的一种弱相互作用力，属于电磁力的一种。它在所有物质状态——固体、液体和气体中都存在，但在不同状态下的表现有所不同。范德华力的发现归功于荷兰科学家约翰内斯·迪德里克·范德华。

范德华是谁？

约翰内斯·迪德里克·范德华出生于十九世纪，尽管家境贫寒，但他凭借自学成才，并在荷兰的一所知名学府成为了物理教师。范德华的重要发现之一是克拉珀龙方程在高压下会失效。这是因为没有考虑气体分子之间的吸引力。科学家们逐步发现，无论是固体、液体，还是气体，它们的分子之间都存在吸引力。于是，后人将这种分子间的吸引力称作范德华力。

瞬时偶极、诱导偶极与永久偶极****形成分子的吸引力

为什么能够让分子和分子互相吸引呢？这与“偶极”有关，分为瞬时、诱导、永久三种。它们两两组合，形成了范德华力的三种成因。其中诱导偶极，是因为瞬时偶极或永久偶极而形成。

永久偶极，“电力”是天生的，比较稳定。瞬时偶极，电力飘忽不定。两个永久偶极，也能形成范德华力。

胶带和纸张的粘合，则主要属于瞬时偶极和诱导偶极的相互作用。胶带和纸张相互靠近时，由于电子云的瞬间不均匀分布，会产生瞬时偶极，继而诱导对方分子产生偶极，从而产生吸引力，使得胶带和纸张粘在一起。

气体分子间的范德华力有别于固体和液体

固体、液体、气体的分子状态具有差异。固态，组成结晶态的物质微粒都有较强的相互作用力，这些分子一般不能离开自己的平衡位置，因此固体有体积和形状。液体本身没有固定的形状。因为分子间虽然也有较强的吸引作用，但是其分子在平衡位置呆一会后，会挣脱周围分子束缚，到达另外位置，所以能够流动。而气体分子之间间距很大，相互作用力很小。

当我们用胶带去“粘”空气时，实际上确实会有一些空气分子跑到胶带表面，与胶带上的分子发生接触。但是这些空气分子，并不能吸引更多的空气分子。也就是说，胶带并不是不能“粘”在空气上，而是因为气态的分子之间缺乏吸引力。既然咱们的手抓不住空气，那么用胶带自然也不可能粘住空气。

总结来说，胶带能够粘住物体，是因为物体表面的分子间存在足够的范德华力。而气体分子由于间距较大，缺乏足够的吸引力，因此胶带无法粘住空气。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者：川博士与小恐龙

审核：重庆理工大学计算机科学与工程学院 副教授 倪伟

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司