• 分子間作用力

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    分子間作用力

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    分子間力 (IMF)(或二次力)是介導分子間相互作用的力,包括作用在原子和其他類型的相鄰粒子(例如粒子)之間的吸引或排斥的電磁力。 原子或離子分子間作用力相對于分子內力較弱——分子內力是將分子保持在一起的力。 例如,涉及原子之間共享電子對共價鍵比相鄰分子之間存在的力強得多。 這兩組力都是分子力學中經常使用的力場的重要組成部分。

    分子間力的研究從宏觀觀察開始,宏觀觀察表明力在分子水平上的存在和作用。 這些觀察結果包括由維里系數、蒸氣壓、粘度、表面張力和吸收數據反映的非理想氣體熱力學行為。

    有吸引力的分子間力分為以下類型:

    • 氫鍵
    • 離子偶極力和離子誘導偶極力
    • 范德瓦爾斯力 – Keesom 力、德拜力和倫敦色散力

    有關分子間作用力的信息是通過對粘度、壓力、體積、溫度 (PVT) 數據等屬性的宏觀測量獲得的。

    氫鍵

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    鍵是偶極-偶極鍵合的一種極端形式,指的是與高電負性元素(通常是氮、氧或氟)鍵合的氫原子之間的吸引力。 氫鍵通常被描述為強靜電偶極-偶極相互作用。 然而,它也具有共價鍵的一些特征:它是定向的,比范德華力相互作用強,產生的原子間距離小于它們的范德華半徑之和,并且通常涉及有限數量的相互作用伙伴,這可以 被解釋為一種化合價。 分子間形成的氫鍵數量等于活性對的數量。 提供氫的分子稱為供體分子,而含有參與氫鍵的孤對分子的分子稱為受體分子。 活性對的數量等于供體所具有的氫數與受體所具有的孤對數之間的公數。

    與其他 16 族氫化物相比,分子間氫鍵是造成水沸點高 (100 °C) 的原因,后者幾乎沒有氫鍵結合的能力。 分子內氫鍵部分負責蛋白質和核酸的二級、三級和四級結構。 它還在合成和天然聚合物的結構中起著重要作用。

    離子鍵

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    陽離子和陰離子位點之間的吸引力是一種非共價或分子間相互作用,通常稱為離子配對或鹽橋。它主要是由于靜電力,盡管在水性介質中,這種結合是由熵驅動的,通常甚至是吸熱的。 大多數鹽形成的晶體具有離子之間的特征距離; 與許多其他非共價相互作用相反,鹽橋不是定向的,在固態下通常僅由離子的范德瓦爾斯半徑決定接觸。無機離子和有機離子在水中以中等離子強度顯示 I 類似鹽橋 對于 1:1 的陰離子和陽離子組合,締合 ΔG 值約為 5 至 6 kJ/mol,幾乎與離子的性質(大小、極化率等)無關。

    分子間作用力

    ΔG 值是相加的,近似于電荷的線性函數,例如電荷的相互作用。 雙電荷磷酸鹽陰離子和單電荷銨陽離子約占 2x5 = 10 kJ/mol。 ΔG 值取決于溶液的離子強度 I,如 Debye-Hückel 方程所述,在零離子強度下觀察到 ΔG = 8 kJ/mol。

    偶極-偶極和類似相互作用

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    偶極-偶極相互作用(或 Keesom 相互作用)是具有xxx偶極子的分子之間的靜電相互作用。 這種相互作用強于倫敦力,但弱于離子-離子相互作用,因為只涉及部分電荷。 這些相互作用傾向于排列分子以增加吸引力(減少勢能)。

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    詞條目錄
    1. 分子間作用力
    2. 氫鍵
    3. 離子鍵
    4. 偶極-偶極和類似相互作用

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