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分子间相互作用

物理学、化学术语

分子是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成的体系,由于电荷的相互作用,分子与分子间产生相互作用力。此力称之为分子间相互作用力。

定义
一个分子的电荷分布可以均衡而使正电荷中心与负电荷中心合在一起，这样就没有永久偶极而成为非极性分子,如二氧化碳和甲烷；如果两个中心不重合,则产生电偶极而成为具有永久偶极的或极性的分子，如氯化氢和氯甲烷等。
两个具有永久偶极的分子间的相互作用，是分子间的第一种相互作用,也称为偶极-偶极相互作用。一个极性分子和一个非极性分子间的相互作用，是第二种相互作用，这是因为非极性分子在极性分子的电场中可以被诱导而极化,所以也称为偶极-诱导偶极相互作用。这两种相互作用都要求至少一方为极性分子。
在两个非极性分子间的相互作用，是第三种相互作用，这是因为每个分子中的电子运动受到另一分子的影响而互相被诱导，这种力是F.W.伦敦首先用量子力学算出的，因此称为伦敦力，又称色散力或诱导偶极－诱导偶极相互作用。第一种力较强，第二种力次之，第三种力最弱，但第三种力是普遍存在的。这几种相互作用力都随分子间距离r或1/rn而变化。第一种相互作用的n值小，所以在较远距离时即起作用；第二种次之;第三种最大,故仅在两个分子很接近时才起作用。分子间也有互相推斥的力，它在更近距离时才起作用。还有四极的相互作用，一般更弱。
分子间的相互作用使分子能在低温时成为凝聚态，这也是范德瓦耳斯方程中a的来源,所以也统称为分子间的范德瓦耳斯力。由于分子间存在相互作用，使得气体在压力较高时偏离理想气体定律。
分子间的另一种相互作用是它们互相碰撞时的能量传递。碰撞可以是弹性的，不互相交换能量而仅交换动量；也可以是非弹性的，有能量交换，并产生能量转换，例如将电子振动能转换为平动能。经较长时间的交换使分子的能量达到平衡分布。
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