分子间相互作用的起源-色散作用

根据Pauli不相容原理,电子已全部充满壳层的He、Ne、Ar等稀有气体分子,由于电子云呈球形对称,分子间只存在排斥作用,没有任何吸引作用。因此,这些分子不可能凝结为液体。但实际上,即使He、Ne、Ar等电子云呈球形分布的稀有气体分子之间,也存在吸引作用,可以凝结为液体。这种存在于电子云呈球形对称分布的中性稀有气体分子之间的吸引作用,是一种色散作用。事实上,色散作用存在于包括离子-离子、离子-分子、分子-分子等一切分子或离子之间,与电荷、极性等无关。

一般认为,即使是非极性中性分子,在任一瞬间,分子中电子云的分布是不对称的,不与原子核的正电荷中心重合,形成瞬间偶极矩。瞬间偶极矩随时间不断变化,统计平均为零。因此,实验测量得到的分子的偶极矩仍然为零。但当该瞬间偶极矩靠近其他原子或分子时,仍可以诱导邻近原子或分子产生诱导偶极矩。反过来,诱导产生的偶极矩又可以诱导原来的原子或分子产生新的诱导偶极矩,形成色散作用。色散作用是一种相互吸引作用,可以使体系能量降低。一般地,极化体积分别为和a1'和a2'的两个分子或离子间色散能可以写成


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