凡德瓦力詳解

事实上，研究人员认为他们实验的长远意义并不在于测量范德华力本身，而是实现了对里德伯原子的精确控制。 “这使得我们能够设计小的量子系统，并逐渐增加量子系统的尺寸，有希望从两个里德伯原子逐渐增加到几十个，而我们可以完全控制原子间的相互作用。 两个相互作用原子的相干演化和工作于两个量子比特上的量子逻辑门是完全一样的。 布拉维斯认为，这说明通过范德华力进行相互作用的两个原子是创建高保真量子门的理想系统，“这一结果让我们向量子计算机又进了一步。 若错误的将分子间作用力、氢键、卤键看成等同作用，那么分子识别、DNA结构模拟、蛋白质结构堆积，就根本不可能研究了。 在实际气体的状态方程式中，范德瓦尔方程式是一个具有重要意义的方程式，它为各种实际气体状态方程式确立了一个重要的基础。

色散力（dispersion force 也称“伦敦力”）所有分子或原子间都存在。 是分子的瞬时偶极间的作用力，即由于电子的运动，瞬间电子的位置对原子核是不对称的，也就是说正电荷重心和负电荷重心发生瞬时的不重合，从而产生瞬时偶极。 色散力和相互作用分子的变形性有关，变形性越大（一般分子量愈大，变形性愈大）色散力越大。 色散力和相互作用分子的电离势（即为电离能）有关，分子的电离势越低（分子内所含的电子数愈多），色散力越大。 其公式为：I1和I2 分别是两个相互作用分子的电离能，α1 和α2 是它们的极化率。 范德华方程是对理想气体状态方程的一种改进，特点在于将被理想气体模型所忽略的气体分子自身大小和分子之间的相互作用力考虑进来，以便更好地描述气体的宏观物理性质。

凡德瓦力: 凡得瓦力 (英)

离子—偶极子是随距离二次方而减小，离子—诱导偶极子是随距离4次方而减小。 所以生物分子中的离子相互作用（也称盐键）是弱相互作用，是随1/r2—1/r4 凡德瓦力 而减小。 凡德瓦力 分子引力也叫范德瓦尔斯力，是中性分子彼此距离非常近时产生的一种微弱电磁引力。

如果“分子间作用力”继续被狭义指代“分子的永久偶极和瞬间偶极引起的弱静电相互作用”。 这样氢键与分子间作用力性质也不完全相同，量子力学计算方法也不完全同……，更像并列关系，氢键就不属于分子间作用力。 而我们目前国内普通化学教材、百科大辞典等，就是这个定义，就是狭义指代范德华力。 凡德瓦力 传统定义，将分子间作用力定义为：“分子的永久偶极和瞬间偶极引起的弱静电相互作用”。

凡德瓦力: 分子间作用力色散力

范德瓦耳斯力可能有3个来源：①极性分子的永久偶极矩之间的相互作用。 ③分子中电子的运动产生瞬时偶极矩，它使邻近分子瞬时极化，后者又反过来增强原来分子的瞬时偶极矩。 对于不同的分子，这3种力的贡献不同，通常第三种作用的贡献最大。 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。

• 由于色散力不会产生诱导作用，实际诱导相互作用按静电力比例修正。
• 范德瓦尔针对理想气体的假设和实际气体之间的差别，考虑了实际气体分子本身的体积以及分子之间的引力的影响，对理想气体状态方程式进行了修正，提出了实际气体的范德瓦尔方程式。
• 除了雷射转移方案外，美国另一家新创公司SelfArray也展示了以定向自组装的方式，透过反磁漂浮的办法处理转移。

氢键、范德华力、盐键、疏水作用力、芳环堆积作用、卤键都统称为“次级键”。 范德瓦尔力（ Van der Waals bonds）一定距离内的原子之间通过偶极发生的相互作用，本质上也是静电引力。 壁虎在天花板上行走，依靠的是凡得瓦力，凡得瓦力是指存在於分子間的正負電荷吸引力。

凡德瓦力: 分子间作用力相关概念辨析

对原子间范德华力的间接测量已有非常多的研究成果，例如分析宏观物体间的净力来获得经验值，或者利用光谱学来分析双原子分子中两个原子间的长程作用力。 很多弱相互作用，既存在于分子内又存在于分子间（从量子化学角度来看）；而且可以向化学键转化。 所以笔者建议用更严格的词汇统称为“次级键”，而不再用分子间作用力来涵盖全部的弱相互作用。 现在学术上，已经不再用“分子间作用力”来涵盖全部的弱相互作用，而是用更准确术语“次级键”。

氫鍵的產生主要原因是由於氫原子與某一高陰電性原子形成共價鍵時，共有電子向這個原子強烈偏移，使氫原子幾乎變成一個半徑很小的帶正電荷的核，而這個氫原子還可以和另一個原子相吸引，形成附加的鍵。 原子间、分子间和物体表面间的范德华力以各种不同方式出现在日常生活中。 例如，蜘蛛和壁虎就是依靠范德华力才能沿着平滑的墙壁向上爬，我们体内的蛋白质也是因为范德华力的存在才会折叠成复杂的形状。 有机分子形成的离子，电负性差异没有那么大，相互作用不像这些典型的离子化合物离子键这样大，所以就称为离子相互作用；但他们的共同点都是靠静电引力做形成的。 它其实是存在於自然界中，一种次要的物理键结，并在分子大小等级下造成作用力，相较於一般常见的化学键结力量。

凡德瓦力: 方程式

水（氧化氫）比硫化氫的相對分子質量小，因此凡得瓦力比後者弱，但由於水分子間存在更強的氫鍵，熔沸點反而更高。 壁虎能夠在牆及各種表面上行走，便是因為腳上極細緻的匙突（spatulae）和接觸面產生的凡得瓦力所致。 凡德瓦力 除了雷射转移方案外，美国另一家新创公司SelfArray也展示了以定向自组装的方式，透过反磁漂浮的办法处理转移。 方法是先将LED外观包覆一层热解石墨薄膜，放在振动磁性平台，在磁场引导下LED将快速排列到定位。

• 张季爽和申成对于HF量子计算表明，氢键的形成至少四种不同类型的相互作用，1.HF偶极矩的取向力；2.HF分子最高被占用轨道与另一分子最低空余轨道发生轨道重叠和电荷转移作用，即类共价键。
• 但它影响物质的性质，中性分子和惰性气体原子就是靠范德瓦耳斯力凝聚成液体或固体的。
• 对于不同的分子，这3种力的贡献不同，通常第三种作用的贡献最大。

每根纖毛只能提供很小的吸附力，但是數百萬根細毛一起作用的話，其吸附力最大可以達120公斤。 ）將比理想氣體方程式中的體積項要小（或者說：對應相同體積/比容值的壓力項會升高）。 這一效應導致在高壓區范氏氣體的狀態線重新趕上並超過理想氣體線（見左圖的左上角）。 范德华力的大小会影响物质尤其是分子晶体的熔点和沸点，通常分子的分子量越大，范德华力越大。 水（氧化氢）比硫化氢的相对分子质量小，因此范德华力比后者弱，但由于水分子间存在更强的氢键，熔沸点反而更高。 壁虎能够在墙及各种表面上行走，便是因为脚上极细致的匙突（spatulae）和接触面产生的范德华力所致。

凡德瓦力: 凡得瓦力

ELux具备可在巨量转移大量微小Micro LED到承载用的基板、背版时，透过紫外线UV与光学检测，判断出有哪些小点是坏掉的Micro LED。 然后透过机械手臂，透过流体组装技术，把「相变化」材质涂在坏掉的Micro LED上，等液体材料变成固态时，透过静电吸取的方式，把这些坏掉的Micro LED吸上来，并且把周围可能有脏掉的区域也清除。 最后，再使用机器手臂把好的Micro LED放回版子上。 另一家做雷射转移的代表厂商是QMAT，QMAT转移技术是利用BAR（Beam-Addressed Release），使用激光束将Micro LED从原始基板快速且大规模转移Micro LED到目标基板。

其次，氢键与分子间作用力的量子力学计算方法也是不一样的。 另外，氢键具有较高的选择性，不严格的饱和性和方向性；而分子间作用力不具有。 在“折叠体化学”中，多氢键具有协同作用，诱导线性分子螺旋，而分子间作用力不具有协同效应。 超强氢键具有类似共价键本质，在学术上有争议，必须和分子间作用力加以区分。 2.极性分子对非极性分子有极化作用，使之产生诱导偶极矩，永久偶极矩与其诱导出的偶极矩相互作用，称为“诱导力”。

凡德瓦力: 方程

一條蜘蛛絲上，可能同時具有兩種以上不同的結構，一條蜘蛛絲，一般來說，是由數十到百條奈米結構結晶蛋白質纖維纏繞而成的，具有高彈性、高強度及黏性，可說是世界上最強的生物纖維。

随着研究的深入，发现了许多用现有分子间作用力的作用机理无法说明的现象。 比如卤键，有机汞卤化物时观察到分子内卤素原子与汞原子之间存在长距离强的共价相互作用力，从而引入二级价键力的概念。 诱导力与被诱导分子的变形性成正比，通常分子中各原子核的外层电子壳越大（含重原子越多）它在外来静电力作用下越容易变形。

凡德瓦力: 方程式的形式

因此，当两个极性分子相互接近时，由于它们偶极的同极相斥，异极相吸，两个分子必将发生相对转动。 这种偶极子的互相转动，就使偶极子的相反的极相对，叫做“取向”。 这时由于相反的极相距较近，同极相距较远，结果引力大于斥力，两个分子靠近，当接近到一定距离之后，斥力与引力达到相对平衡。

在极性分子和极性分子之间，除了取向力外，由于极性分子的相互影响，每个分子也会发生变形，产生诱导偶极。 在测量原子间作用力时，控制两个普通原子之间的距离是极其困难的，因为相关的距离非常小。 研究团队利用里德伯原子来解决这个问题，它们比普通原子大很多。 里德伯原子中有一个电子处于高激发态，这意味着它们有一个很大的瞬时电偶极矩，因此即使处于相对较远的距离，也会存在较大的范德华力。

凡德瓦力: 凡得瓦力: 倫敦分散力、電偶相吸還有氫鍵

范德瓦尔方程是半经验的状态方程，它虽然可以较好地定性描述实际气体的基本特性，但定量计算时不够精确，故不宜作为精确定量计算的基础。 气体的范德瓦尔常数有两种方法求取，其一：通过气体压力、摩尔体积和温度三种热力学参数的实验数据，用曲线拟合法确定；其二：可将临界压力和临界温度值代入公式中近似计算。 图1列出了一些物质的临界参数和由实验数据拟合得出的范德瓦尔常数，供读者参考。 ELux专利提出流体装配之方法是利用熔融焊料毛细管的界面，以便在组装期间藉由流体悬浮液体当介质对电极进行机械和电器连接，可快速的将Micro LED捕获及对准至焊点上，是一种低成本且高速度的组装方法。 SelfArray执行长Clinton Ballinger在会中也透过影片，以350×350微米大小的覆晶技术LED示范该项技术，并表示公司正在设计体积小于150微米的LED，未来将会进行测试。 如果该技术成熟后，未来只需要几分钟便可制作出一台4K电视。

凡得瓦力是分子間的正負電荷吸引力，凡得瓦力非常小，但壁虎的每一隻腳掌上，都佈滿數百萬根直徑約200 ~ 500奈米的剛毛，當數百萬根奈米尺寸的剛毛一起作用時，吸附力就非常驚人了，最大可達120公斤。 因此，当压力越低而温度越高时，实际气体的性质越接近于理想气体。 所以，在温度远高于临界温度的区域，范德瓦尔方程与实验结果符合得较好，在临界区及其附近则有较大误差。

3.一对非极性分子本身由于电子的概率运动，可以相互配合产生一对方向相反的瞬时偶极矩，这一对瞬时偶极矩相互作用，称为“色散力”。 这种机制是非极性分子中范德华力的主要来源，1930年由F.W.伦敦首先根据量子力学原理给出解释，因此也称为“伦敦力”。 范氏方程式是對理想氣體狀態方程式的一種改進，特點在於將被理想氣體模型所忽略的的氣體分子自身大小和分子之間的交互作用力考慮進來，以便更好地描述氣體的宏觀物理性質。 最早的实际气体状态方程式是1873年范德瓦尔（Van der 凡德瓦力 Wals）提出的方程式。 他针对理想气体的两个基本假设，考虑了实际气体分子本身的体积以及分子之间的引力的影响，对理想气体状态方程式引进两项修正，提出了实际气体的范德瓦尔方程式。 范德瓦尔针对理想气体的假设和实际气体之间的差别，考虑了实际气体分子本身的体积以及分子之间的引力的影响，对理想气体状态方程式进行了修正，提出了实际气体的范德瓦尔方程式。

凡德瓦力: 分子间作用力取向力

研究人员通过调整捕获激光束，可以将里德伯原子靠近或拉远。 当研究人员改变原子之间的距离R时，作用力表现出与R的6次方呈反比的变化规律——这一结果和预期的范德华力完全一样。 由此来看，氢键包含分子间作用力“集合所构成的”元素，两个集合无交集。 NaCl、CsCl、CaF2、立方ZnS、六方ZnS、金红石TiO2 这六种典型化合物的晶体构型其离子键能量是和距离一次方成反比，Mg2+和ATP 的相互作用，氨基酸两性离子间的相互作用。