第八章 關於分子之間的作用力
現代物理學把分子之間的作用力叫做範德華力。認爲範德華力由“取向力”、“誘導力”和“色散力”這三種力構成。認爲“取向力”和“誘導力”的本質是靜電引力,“色散力”是由於其理論公式與光的色散公式相似而命名的。對於“色散力”的本質,《無機化學》教科書是這麽論述的:
“由於電子的運動,瞬間電子的位置對原子核是不對稱的,也就是說正電荷和負電荷的重心發生了瞬时的不重合,從而産生了瞬时偶極。這種瞬时偶極會誘導鄰近的分子也産生和它相吸引的‘瞬时偶極’,……這種相互作用便是色散力。”
對於“取向力”的本質,《無機化學》教科書是這樣論述的:
“取向力發生在極性分子和極性分子之間。由於極性分子具有偶極,而偶極是電性的,因此兩個極性分子相互接近時,偶極將發生相互影響,即同極相斥,異極相吸,使分子發生相對轉動。這種運動,即偶極子的互相轉動,使它們相反的極相對,叫做‘取向’。在已取向的偶極分子之間,由於靜電引力將互相吸引,當接近到一定距離後,排斥和吸引會達到相對平衡,從而使體系能量達到最小值。這種分子間的相互作用叫做取向力。”
對於“誘導力”的本質,《無機化學》教科書是這樣論述的:
“在極性分子和非極性分子之間以及極性分子和極性分子之間都存在誘導力。”,“在極性分子和非極性分子之間,由於極性分子偶極所産生的電場對非極性分子發生了影響,使電子雲發生了變形(即電子雲被吸向極性分子偶極的正端),結果使非極性分子的電子雲與原子核發生相對位移,原來非極性分子中的正負電荷重心是重合的,相對位移後就不重合了,從而産生了偶極。這種電荷重心的相互移動叫做‘變形’,因變形産生的偶極叫做誘導偶極,以表示區別于極性分子中原有的固有偶極。誘導偶極與固有偶極間的作用力,叫做誘導力。”
以上就是現代化學基礎理論對分子間三種作用力的認識和理解。不用說,這些認識和理解皆是建立在電子雲理論和靜電作用理論基礎之上的,是對核力和引力作用原理一無所知的情況下的認識和理解。因此它的錯誤是不可避免的,對分子之間作用力的認識也是片面的。下面,我們就來討論此種理論的錯誤和片面性。
第一,“瞬时偶極”和“誘導偶極”皆不可能形成,故“色散力”和“誘導力”皆不存在。
《無機化學》在論述“色散力”時說“由於電子的運動,瞬間電子的位置對原子核是不對稱的”,這當然是電子雲理論的觀點。而且是認爲同一軌道上兩個自旋相反的電子會産生引力的錯誤觀點派生出來的觀點。既然同軌道的兩個電子會相互吸引,它們的位置與原子核當然是不對稱的。然而,筆者已經用宇丹質連射線的性質證明,同軌道自旋相反的兩個電子之間産生的是斥力而非引力,所以,這兩個電子對原子核是絕對對稱地繞核運轉的。而且,由兩個原子組成分子,每條分子的電子軌道上的兩個自旋相反的電子之間由於斥力作用,它們對分子中兩個原子核也是對稱運行著的。所以,“瞬間電子的位置對原子核是不對稱的”觀點不能成立。這是其一。
其二,由於軌道電子是對稱運行的,所以“正電荷和負電荷的重心發生了瞬时的不重合”的觀點就不能成立,因而“瞬时偶極”絕不可能産生,分子之間的“色散力”就不存在。
其三,就“誘導力”而言,所謂“偶極所産生的電場”,“使電子雲發生了變形”,“電子雲與原子核發生相對位移”“相對位移後(正負電荷重心)就不重合了”的觀點是完全錯誤的。首先,“偶極所産生的電場”就不能成立。“分子偶極”是組成分子的二原子半徑差異的表現,筆者在第七章《關於各種化學鍵的本質·極性共價鍵》一文中指出,分子的極性是由於分子的軌道電子在組成分子的二原子半徑的差異下,對二原子核發射的磁力線的屏蔽作用不同而引起的。所以,偶極不會“産生電場”,只能讓其中一個原子核的磁力線發射出更多。此外,即便讓原子核發射出密度更大的磁力線,這些磁力線與相鄰分子的軌道電子發射的電力線瞬斷瞬接成引力線産生的引力,也不足以使“電子雲與原子核發生相對位移”。因爲這種引力是發生在一個分子的原子核與另一個分子的軌道電子之間的,這另一個分子的原子核對自己軌道電子的引力,由於距離更近,必大於外部分子對它的軌道電子的引力,那麽,這另一個分子的原子核怎麽會不隨它自己的軌道電子而移動來保持它們之間的距離,而要“發生相對位移”呢?可見,“電子雲與原子核發生相對位移”而産生偶極,從最簡單的力學原理來看也是不能成立的。所以,“誘導偶極”是不存在的。因此,分子間絕對不存在産生“誘導偶極”的“誘導力”。
第二,“取向力”也不是“靜電引力”的作用。因爲分子的軌道電子和組成分子的原子的核外電子皆以每秒上千公里的速度運轉著。組成分子的離子實之間是瞬近瞬遠地振動著的。分子之間也是碰撞著瞬近瞬遠的。所以分子之間的引力不是“靜”電引力,而是“動”電引力和“動”電斥力。
第三,範德華力包括的“取向力”、“誘導力”和“色散力”皆指的是引力,僅對“取向力”提到了“同極相斥”。簡直不敢直接提出斥力和討論斥力緣何而生的問題。就是對於引力也不知緣何而生。所以,構成範德華力的三種力不但不準確,而且不可能含蓋分子間的作用力。
現代化學基礎理論對分子間作用力的認識,來源於現代物理學的認識。而現代物理學尚不知道核力緣何而生,也不知道核子的結構,而且連分子具有軌道電子的認識水平也未達到,所以理論上出紕漏是難免的。
宇丹質論則完全不同,宇丹質論對分子間作用力的認識是建立在電子的宇丹質結構、核子的正負電子結構、分子的軌道電子結構,以及引力線的結構和性質,引力線産生引力和斥力的原理,各種力之間的關係等等認識的基礎之上的。因而,宇丹質論對分子間作用力的認識不是孤立和片面的認識,而是聯繫的全面的認識。宇丹質論對分子間作用力的認識,首先從電子的宇丹質結構出發,認定正電子發射的是宇丹質陽極導前的磁力線,負電子發射的是宇丹質陰極導前的電力線,電力線和磁力線瞬斷瞬接成相互排斥的引力線而産生了正負電子之間的引力。第二,從原子結構和核結構出發,認定原子核與殼層電子之間的弱核力,是核中質子的正電子與殼層電子間的引力。第三,認定殼層電子的高速運轉,引力線的瞬斷瞬接,殼層電子對核中正電子發射的磁力線具有屏蔽作用,故這種磁力線在原子殼層電子外的密度比殼層電子以內的密度小得多,即這種磁力線與別的原子和分子的軌道電子的電力線瞬斷瞬接成的引力線的密度比産生弱核力的引力線密度要小得多。第四,認定分子的電子軌道由組成該分子的原子的價電子組成的分子的軌道電子運行而形成。與原子的核外電子一樣,這些分子的軌道電子由於繞核高速運轉,它們發射的電力線除與核連接成引力線外,其餘的皆要彎曲而披向運動的後方,形成電子尾巴。第五,這些分子的軌道電子的尾巴,在分子之間同向運行,按宇丹質連射線同向相斥的性質,就産生了分子之間的斥力;反向運行,按宇丹質連射線相反相吸的性質,就産生了分子之間的引力。第六,分子中原子核發射的磁力線,與別的分子的軌道電子發射的電力線相瞬斷瞬接成分子之間的引力線就産生分子間的引力。但是,除瞬斷瞬接的磁力線外,未參與瞬斷瞬接的磁力線在分子之間,就要相互排斥而産生分子間的斥力。
宇丹質論從以上六個方面結合起來分析了分子之間力的作用原理,概括起來,分子間的作用力如下:
(1)分子間的引力。是由分子間一原子核發射的磁力線透過其殼層電子的屏蔽,與另一分子的軌道電子發射的電力線瞬斷瞬接成引力線,這些引力線同向相斥而産生了分子問的引力。此外,二相鄰分子的軌道電子各繞其核同向運轉時,如 YL(63)圖所示,此時軌道電子尾巴在二分子之間是反向運行的,故按宇丹質連射線相反相吸的性質,二分子間就産生了引力。(電磁力)
(2)分子間的斥力。一是由相鄰二分子中各自的原子核發射的磁力線,與對方分子的軌道電子發射的電力線瞬斷瞬接成二分子間的引力線之外,其餘的二分子各自發出的磁力線之間由於宇丹質極的方向相同,就産生了二分子間的斥力。二是,二相鄰分子的軌道電子各繞其核反向運
轉時,如YL(64)圖所示,此時軌道電子尾巴在二分子之間是同向運行的,按宇丹質連射線同向相斥的性質,二分子之間就産生了斥力。
必須申明,宇丹質論對於分子間引力和斥力的認識不是僵死的,而認爲引力和斥力是‘不二”的,是同時存在的。“不二而有分”,只不過是引力占主導還是斥力占主導就是了。