CB12 分子间作用力和分子内作用力

目标:用一个简单的例子来说明分子间作用力和分子内作用力的区别。

插图表明H—H和Ne—Ne分子的作用能是 其分子中原子之间距离的函数。两条曲线都显示了一种趋势，即:当两个原子的电子云相互叠加时，在原子之间距离大时具有吸引力，在原子间距离小时具有排斥力(见图解 CB01a)。

 

   注意图中能量的标度是不同的。对H—H体系，在25°C时，最大相互作用能是7.24×10-19J (即436 kJ·mol-1)。假设这个能量远高于有效热 能(在25°C时为4.11×10-21 J)，这意味着在室温条件下，氢原子处于成键状态。氢原子以共价键成键，我们谈论的键能，是指分子内相互作用。 对于Ne-Ne体系，25°C时最大相互作用能是~4×10-22J(即~ 0.25 kJ·mol-1)，显然比有效热能低。对于正常情况下要形成稳定的分子，这种相互作用是很弱的，然而对其物理和化学性质仍然是很重要的，这是分子间相互作用。

注意不仅能量的标度不同，而且曲线的形状也不同。对共价化学键来说(例如H—H)， 曲线的形状仅能由波动力学来解释。而对离子键(例如Na+ Cl- )静电学的经典理论可以解释距离较大时的吸引力(相互作用势能~ 1/r)。对分子间的分散力(例如在Ne-Ne中)，在距离较大时相互作用势能正比于1/r6.