取向力色散力诱导力三种力的区别
取向力、色散力和诱导力是分子间作用力(范德华力)的三种不同类型,它们的主要区别如下: 产生原因 取向力: 是由极性分子的固有偶极之间的静电引力产生的。
当两个极性分子相互靠近时,它们的固有偶极会发生取向,即同极相斥、异极相吸,使得分子按一定方向排列,并产生静电吸引作用。
例如,在氯化氢(HCl)气体中,HCl 是极性分子,分子间存在取向力。
色散力: 由于分子中电子和原子核不停地运动,分子的电子云密度分布会瞬间出现不均衡,产生瞬间偶极。
瞬间偶极又会诱导相邻分子也产生瞬间偶极,这种瞬间偶极之间的相互作用力就是色散力。
色散力存在于一切分子之间,无论是极性分子还是非极性分子。
例如,在非极性分子氮气(N 2 N_2N2)中,就存在色散力。
诱导力: 当极性分子与非极性分子相互靠近时,极性分子的固有偶极产生的电场会使非极性分子的电子云发生变形,从而产生诱导偶极。
诱导偶极与极性分子的固有偶极之间的吸引力就是诱导力。
此外,当两个极性分子相互作用时,除了取向力外,一个极性分子的固有偶极也会使另一个极性分子的电子云变形,产生诱导力。
例如,当水分子(H 2 O H_2OH2O)与二氧化碳(C O 2 CO_2CO2)分子靠近时,就会产生诱导力。
作用对象 取向力: 只存在于极性分子之间。
只有极性分子才具有固有偶极,才能产生取向力。
色散力: 存在于所有分子之间,包括极性分子和非极性分子。
因为任何分子都存在电子和原子核的运动,都会产生瞬间偶极,进而存在色散力。
诱导力: 存在于极性分子和非极性分子之间,以及极性分子和极性分子之间。
只要有极性分子存在,其固有偶极就可能诱导其他分子产生诱导偶极,从而产生诱导力。
强度影响因素 取向力: 取向力的大小与分子的偶极矩大小以及温度有关。
分子的偶极矩越大,取向力越大;温度越高,分子热运动越剧烈,取向力越不容易发挥作用,取向力越小。
色散力: 色散力的大小主要取决于分子的相对分子质量(摩尔质量)大小和分子的变形性。
分子的相对分子质量越大,分子内的电子数越多,电子云越容易变形,色散力越大。
此外,分子的形状也会影响色散力,一般来说,分子的形状越不规则,分子间的接触面积越大,色散力也越大。
诱导力: 诱导力的大小与极性分子的偶极矩大小以及被诱导分子的变形性有关。
极性分子的偶极矩越大,被诱导分子的变形性越大,诱导力越大。
在分子间作用力中的占比 在大多数情况下,色散力是分子间作用力中最主要的成分,尤其是对于相对分子质量较大的分子。
取向力在极性较强的分子间占比较大,但通常小于色散力。
诱导力一般在分子间作用力中所占比例相对较小。
例如,在卤化氢分子中,随着相对分子质量的增大,色散力逐渐增大。
H C l HClHCl、H B r HBrHBr、H I HIHI 的取向力依次减小(因为电负性差值减小,偶极矩减小),但色散力依次增大,而且色散力在总的分子间作用力中所占的比重越来越大。
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