分子间作用力

分子间力 (IMF)（或二次力）是介导分子间相互作用的力，包括作用在原子和其他类型的相邻粒子（例如粒子）之间的吸引或排斥的电磁力。 原子或离子。 分子间作用力相对于分子内力较弱——分子内力是将分子保持在一起的力。 例如，涉及原子之间共享电子对的共价键比相邻分子之间存在的力强得多。 这两组力都是分子力学中经常使用的力场的重要组成部分。

分子间力的研究从宏观观察开始，宏观观察表明力在分子水平上的存在和作用。 这些观察结果包括由维里系数、蒸气压、粘度、表面张力和吸收数据反映的非理想气体热力学行为。

有吸引力的分子间力分为以下类型：

• 氢键
• 离子偶极力和离子诱导偶极力
• 范德瓦尔斯力 – Keesom 力、德拜力和伦敦色散力

有关分子间作用力的信息是通过对粘度、压力、体积、温度 (PVT) 数据等属性的宏观测量获得的。

氢键是偶极-偶极键合的一种极端形式，指的是与高电负性元素（通常是氮、氧或氟）键合的氢原子之间的吸引力。 氢键通常被描述为强静电偶极-偶极相互作用。 然而，它也具有共价键的一些特征：它是定向的，比范德华力相互作用强，产生的原子间距离小于它们的范德华半径之和，并且通常涉及有限数量的相互作用伙伴，这可以 被解释为一种化合价。 分子间形成的氢键数量等于活性对的数量。 提供氢的分子称为供体分子，而含有参与氢键的孤对分子的分子称为受体分子。 活性对的数量等于供体所具有的氢数与受体所具有的孤对数之间的公数。

与其他 16 族氢化物相比，分子间氢键是造成水沸点高 (100 °C) 的原因，后者几乎没有氢键结合的能力。 分子内氢键部分负责蛋白质和核酸的二级、三级和四级结构。 它还在合成和天然聚合物的结构中起着重要作用。

阳离子和阴离子位点之间的吸引力是一种非共价或分子间相互作用，通常称为离子配对或盐桥。它主要是由于静电力，尽管在水性介质中，这种结合是由熵驱动的，通常甚至是吸热的。 大多数盐形成的晶体具有离子之间的特征距离； 与许多其他非共价相互作用相反，盐桥不是定向的，在固态下通常仅由离子的范德瓦尔斯半径决定接触。无机离子和有机离子在水中以中等离子强度显示 I 类似盐桥 对于 1:1 的阴离子和阳离子组合，缔合 ΔG 值约为 5 至 6 kJ/mol，几乎与离子的性质（大小、极化率等）无关。

ΔG 值是相加的，近似于电荷的线性函数，例如电荷的相互作用。 双电荷磷酸盐阴离子和单电荷铵阳离子约占 2x5 = 10 kJ/mol。 ΔG 值取决于溶液的离子强度 I，如 Debye-Hückel 方程所述，在零离子强度下观察到 ΔG = 8 kJ/mol。

偶极-偶极相互作用（或 Keesom 相互作用）是具有xxx偶极子的分子之间的静电相互作用。 这种相互作用强于伦敦力，但弱于离子-离子相互作用，因为只涉及部分电荷。 这些相互作用倾向于排列分子以增加吸引力（减少势能）。