[科普中國(guó)]-離子偶極力

分子和分子或離子間的作用力（定向力、誘導(dǎo)力、色散力），以及由此而產(chǎn)生的沒(méi)有方向性和飽和性的作用力，叫做非專(zhuān)屬作用力。它們包括：離子偶極力，偶極偶極力、偶極誘導(dǎo)偶極力，瞬時(shí)偶極誘導(dǎo)偶極力。人們經(jīng)常用極性來(lái)概括表示這些作用力。從廣義上來(lái)講，離子偶極力屬于分子間力。1

基本信息庫(kù)侖力即靜電吸引力，它包括離子離子力和離子偶極力。電荷分布不對(duì)稱(chēng)的電中性分子具有永久偶極矩μ。對(duì)于這種偶極分子，如果用q表示電量相等的兩個(gè)相反電荷，而用d表示它們分開(kāi)的距離，則偶極矩μ=qd。當(dāng)將這種偶極置于某種離子所產(chǎn)生的電場(chǎng)中時(shí)，偶極本身會(huì)發(fā)生定向，吸引端（此端的電荷與離子電荷相反）將向著離子，而排斥端將背著離子。這種離子與偶極間相互作用的勢(shì)能如下圖所示：

Z為離子的電荷，r為由離子至偶極中心的距離，α為偶極相對(duì)于離子與偶極中心連線r的夾角。若α=0，則cosα=1。這時(shí)離子和被分開(kāi)的偶極電荷都在同一直線上 ，并以此方式使偶極處于與離子緊緊相鄰的狀態(tài)。

離子偶極力對(duì)于離子化合物在極性溶劑中形成的溶液具有重要意義，在此溶液中存在著諸如Na(OH2)m+和Cl(H2O)n-一類(lèi)的溶劑化質(zhì)點(diǎn)（NaCl在H2O中形成的溶液）。有些金屬離子其溶劑化質(zhì)點(diǎn)可能十分穩(wěn)定，因而可視為獨(dú)立的質(zhì)點(diǎn)，例如[Co(NH3)6]3+。

只有具有永久偶極矩的分子才能稱(chēng)為偶極分子。除己烷、環(huán)己烷和苯等少數(shù)幾種烴類(lèi)以及二硫化碳、四氯化碳和四氯乙烯等一些對(duì)稱(chēng)性的化合物外，所有常用的有機(jī)溶劑都具有永久偶極矩。2

相關(guān)擴(kuò)展1、偶極偶極力

由于電荷分布不對(duì)稱(chēng)而具有永久偶極矩μ的各種分子，其定向力取決于分子之間的靜電作用。當(dāng)距離為r的兩個(gè)偶極分子彼此取得最佳定向時(shí)，如圖（a），則其間的吸引力與1/r3成正比。另一種排列如圖（b）所示，兩個(gè)偶極分子反向平行措列。

如果偶極分子的體積不很大，第二種排列就較為穩(wěn)定，只有當(dāng)吸引能大于熱能時(shí)才有這兩種情況存在。因而，熱能通常會(huì)阻止偶極取得最佳的定向。如果各種可能定向的幾率均等，則吸引作用和排斥作用將互相補(bǔ)償。事實(shí)上導(dǎo)致吸引作用的偶極定向作用，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上是有利的，結(jié)果產(chǎn)生一種凈的吸引作用，并且與溫度有著很大的關(guān)系。

2、偶極誘導(dǎo)偶極力

有永久偶極矩μ的分子，其電偶極能誘導(dǎo)鄰近分子產(chǎn)生偶極矩。這種誘導(dǎo)偶極矩總是順著誘導(dǎo)偶極的方向。因此，兩個(gè)匹配分子之間總有吸引力存在，這與溫度無(wú)關(guān)。受永久偶極誘導(dǎo)的非偶極分子，其極化度愈大，誘導(dǎo)偶極矩就愈大。同樣，把一種帶電的質(zhì)點(diǎn)（例如某種離子）置于不帶電荷的非極性分子的鄰近，亦將以同樣方式使該分子的電子云發(fā)生變形。中性分子的極化取決于它固有的極化度a并與帶Z電荷的離子所提供的極化場(chǎng)有關(guān)。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

代祥光 - 副教授 - 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院