科普中國(guó)-取向力

取向力（orientation force4）又稱(chēng)定向力，是極性分子與極性分子之間的固有偶極與固有偶極之間的靜電引力稱(chēng)為取向力，又叫定向力。因?yàn)閮蓚€(gè)極性分子相互接近時(shí)，同極相斥，異極相吸，使分子發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，極性分子按一定方向排列，并由靜電引力互相吸引。當(dāng)分子之間接近到一定距離后，排斥和吸引達(dá)到相對(duì)平衡，從而使體系能量達(dá)到最小值。極性分子固有偶極間存在作用力是葛生（Keeson）于1912年首先提出來(lái)的，因此取向力也稱(chēng)為葛生力。

取向力的本質(zhì)是靜電引力，取向力與分子偶極矩的平方成正比，與熱力學(xué)溫度成反比，與分子間距離的3次方成反比。1

簡(jiǎn)介

極性分子本身存在的正、負(fù)兩極稱(chēng)為固有偶極。當(dāng)兩個(gè)極性分子充分靠近時(shí)，固有偶極就會(huì)發(fā)生同極相斥、異極相吸的取向（或有序）排列。這種極性分子與極性分子之間的固有偶極之間的靜電引力稱(chēng)為取向力，又叫定向力。

取向力只有極性分子與極性分子之間才存在。取向力的本質(zhì)是靜電引力，其大小決定于極性分子的偶極矩。分子的極性越強(qiáng)，偶極矩越大，取向力越大。如：HI 、HBr 、HCl 的偶極矩依次增大，因而其取向力依次增大。此外，取向力還受溫度的影響，溫度越高，取向力越弱。

對(duì)大多數(shù)極性分子，取向力僅占其范德華力構(gòu)成中的很小分額，只有少數(shù)強(qiáng)極性分子例外。2

定義

極性分子的正、負(fù)電荷中心不重合，分子中存在永久偶極。極性

分子相互接近時(shí)，極性分子 的永久偶極間同極相斥、異極相吸，

— 個(gè)分子的帶負(fù)電的一端和另一個(gè)分子帶正電的一端接近，使極

性分子按一定方向排列。這種由 于取向而在極性分子的永久偶極間

產(chǎn)生的靜電作用力稱(chēng)為取向力。2

影響因素

取向力的本質(zhì)是靜電作用， 取向力的大小與極性分子的偶極矩及分子間的 距離有關(guān)。

（1）分子的偶極矩越大，取向力就越大；如：HI 、HBr 、HCl 的偶極矩依次增大，因而其取向力依次增大。

（2）分子間的距離越大，取向力將減弱。

（3）此外，當(dāng)溫度升高時(shí)，取向力會(huì)減少。因?yàn)闇囟壬邥r(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，破壞了分子的有序排列，減少了取向的趨勢(shì)。3

范德華力

可以分為三種作用力：誘導(dǎo)力、色散力和取向力。又稱(chēng)分子間作用力，是存在于中性分子或原子之間的一種弱堿性的電性吸引力。分子間作用力（范德瓦爾斯力）有三個(gè)來(lái)源：①極性分子的永久偶極矩之間的相互作用。②一個(gè)極性分子使另一個(gè)分子極化，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極矩并相互吸引。③分子中電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生瞬時(shí)偶極矩，它使臨近分子瞬時(shí)極化，后者又反過(guò)來(lái)增強(qiáng)原來(lái)分子的瞬時(shí)偶極矩；這種相互耦合產(chǎn)生凈的吸引作用，這三種力的貢獻(xiàn)不同，通常第三種作用的貢獻(xiàn)最大。它們之間的關(guān)系如下：

極性分子與極性分子之間，取向力、誘導(dǎo)力、色散力都存在；極性分子與非極性分子之間，則存在誘導(dǎo)力和色散力；非極性分子與非極性分子之間，則只存在色散力。這三種類(lèi)型的力的比例大小，決定于相互作用分子的極性和變形性。極性越大，取向力的作用越重要；變形性越大，色散力就越重要；誘導(dǎo)力則與這兩種因素都有關(guān)。但對(duì)大多數(shù)分子來(lái)說(shuō)，色散力是主要的。實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)大多數(shù)分子來(lái)說(shuō)，色散力是主要的；只有偶極矩很大的分子(如水)，取向力才是主要的；而誘導(dǎo)力通常是很小的。極化率α反映分子中的電子云是否容易變形。雖然范德華力只有0.4—4.0kJ/mol，但是在大量大分子間的相互作用則會(huì)變得十分穩(wěn)固。比如C—H 在苯中范德華力有7 kJ/mol，而在溶菌酶和糖結(jié)合底物范德華力卻有60kJ/mol，范德華力具有加和性。2