取向力(orientation force)又称定向力,是
极性分子与
极性分子之间的固有偶极与固有偶极之间的
静电引力称为取向力,又叫
定向力。因为两个极性分子相互接近时,同极相斥,异极相吸,使分子发生相对转动,极性分子按一定方向排列,并由静电引力互相吸引。当分子之间接近到一定距离后,排斥和吸引达到相对平衡,从而使体系能量达到最小值。极性分子固有偶极间存在作用力是葛生(Keeson)于1912年首先提出来的,因此取向力也称为葛生力。
极性分子本身存在的正、负两极称为固有偶极。当两个
极性分子充分靠近时,固有偶极就会发生同极相斥、异极相吸的取向(或有序)排列。这种
极性分子与
极性分子之间的固有偶极之间的
静电引力称为取向力,又叫
定向力。
取向力只有
极性分子与极性分子之间才存在。取向力的本质是
静电引力,其大小决定于极性分子的
偶极矩。分子的极性越强,
偶极矩越大,取向力越大。如:HI 、HBr 、HCl 的
偶极矩依次增大,因而其取向力依次增大。此外,取向力还受温度的影响,温度越高,取向力越弱。
对大多数
极性分子,取向力仅占其范德华力构成中的很小分额,只有少数强极性分子例外。
可以分为三种作用力:
诱导力、
色散力和
取向力。又称
分子间作用力,是存在于中性分子或原子之间的一种
弱碱性的电性吸引力。分子间作用力(范德瓦尔斯力)有三个来源:①
极性分子的永久
偶极矩之间的相互作用。②一个极性分子使另一个分子极化,产生诱导偶极矩并相互吸引。③分子中电子的运动产生瞬时偶极矩,它使临近分子瞬时
极化,后者又反过来增强原来分子的瞬时偶极矩;这种相互耦合产生净的吸引作用,这三种力的贡献不同,通常第三种作用的贡献最大。它们之间的关系如下:
极性分子与极性分子之间,
取向力、
诱导力、
色散力都存在;极性分子与
非极性分子之间,则存在诱导力和色散力;非
极性分子与非极性分子之间,则只存在色散力。这三种类型的力的比例大小,决定于相互作用分子的极性和
变形性。极性越大,取向力的作用越重要;变形性越大,
色散力就越重要;
诱导力则与这两种因素都有关。但对大多数分子来说,色散力是主要的。实验证明,对大多数分子来说,色散力是主要的;只有
偶极矩很大的分子(如水),
取向力才是主要的;而诱导力通常是很小的。
极化率α反映分子中的
电子云是否容易变形。虽然范德华力只有0.4—4.0kJ/mol,但是在大量大分子间的相互作用则会变得十分稳固。比如C—H 在苯中范德华力有7 kJ/mol,而在
溶菌酶和糖结合底物范德华力却有60kJ/mol,范德华力具有加和性。