| 词条 | 范德瓦耳斯力和氢键的量子理论 |
| 释义 | § 范德瓦耳斯力和氢键的量子理论 § 正文 利用量子力学来解释范德瓦耳斯力和氢键的理论。1930年F.W.伦敦从量子力学得出两个分子可以由于瞬时偶极（两个分子的瞬时偶极总是反向的）间的作用，产生引力，称为伦敦力。量子力学计算表明，除极性特别强的分子间的作用力外，分子间的范德瓦耳斯力都是伦敦力。由于这种相互作用说明了光通过物质发生色散的现象，伦敦力也称色散力。 用近似的量子力学计算的氢键本质包括三种作用，即静电作用、电荷迁移作用〔在R1X-H…YR2体系中(R1、R2为烷基，X、Y为取代基)，YR2分子中有一部分电荷给予R1X-H〕和交换排斥作用（由于两个分子的已成对的电子的电子云重叠产生的排斥力）。三种作用的大小相近，排斥力约抵消前两种吸引力中的一种。单独计算一种吸引力往往能得到与实验值相近的键能。精密的量子化学计算结果基本相同，只是对于不同氢键体系，三种作用的相对值有所不同。另外,在【X-H…Y】中氢原子与X基本上保持共价键，而与Y的作用则较弱。 综上所述，范德瓦耳斯力和氢键都是分子间相互作用，因此可以把它们都归纳到分子间相互作用这个范畴内。根据20世纪70年代以来对分子间相互作用的研究，根据作用的强弱可把分子间相互作用分为两大类：第一类是弱相互作用，即范德瓦耳斯力；第二类是强相互作用，主要指两个分子间由于有电子给予和接受作用而形成电子给受络合物的相互作用，氢键为其中之一。一个典型的电子给受络合物是：氨分子NH3中N的孤对电子授予BF3分子中的B原子，形成H3N:BF3络合物。从理论上讲，在弱相互作用的甲、乙二分子中，属于分子甲的电子与属于分子乙的电子是可以区分的。对于这样的相互作用体系,从量子力学的处理可推得相互作用包括三部分:①未变形的甲分子与未变形的乙分子间的静电相互作用，即甲分子中诸原子核与乙分子的电子云间的吸引，乙分子中诸原子核与甲分子的电子云间的吸引，以及甲、乙二分子中各原子核间的排斥作用。“定向力”是对于两个极性分子间的这种作用的一个粗略近似。②未变形的甲分子与变形的乙分子间的相互作用，即被甲极化了的乙分子与甲分子间的作用，以及相应的被极化的乙分子与未变形的甲分子间的作用。“诱导力”是这种力的粗略近似。在量子理论中,未变形的分子可用基态表示,被极化了的分子可用激发态表示。因此这种作用也可以看成是一种分子的基态与另一种分子的激发态间的作用。③甲分子的激发态与乙分子的激发态间的作用，即伦敦力或色散力。以上三种力都属于范德瓦耳斯力。当两个分子相互极为接近时，还有一种由于两个分子的已成对的电子的电子云重叠而产生的斥力。而第二类分子间相互作用，除了以上各种力外，由于甲分子中的电子与乙分子中的电子不可区分,还存在着一种“电荷迁移作用“,即在相互作用时，甲分子中的电子部分地迁移到乙分子，或乙分子中的电子部分地迁移到甲分子，或两种作用同时都有。 § 配图 § 相关连接 |
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