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内容提要： 分子之间的作用力，主要是电子绕核运动产生的磁引力和电斥力的合力。在距离很近时表现为斥力，在距离增加时，由斥力转变成引力，距离进一步增加时引力又会变成斥力。 关键词： 分子、作用力、磁引力、电斥力、共价力、色散力、取向力、诱导力。 关于分子间的作用力，物理学上只说出了它的特征，没有说出它产生的原因，化学上虽然说出了它产生的原因，但是又是错误的，看完了本篇论文你就会与我有同样的感觉，因此我对分子间的作用力作了新的描述。 一、目前人们对分子间作用力的描述 关于分子间的作用力，物理学有物理学的说法，化学有化学的说法，让我们现在分别看看这两种说法有何区别，是否合理。 物理学认为： 〔 1）分子间同时存在引力斥力；通常所说的分子力是指引力和斥力的合力。 （ 2）分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小。 （ 3）分子间距离对斥力的影响比对引力的影响小,即距离增大（或减小）相同量，分子斥力减小（或增大）的量比引力大。 （ 4）分子间距离的大小决定了分子力的性质。 即分子距离 r＜r0，（r0=10-10 米），斥力大于引力，分子力表现为斥力；r=r 0，斥力等于引力 ,分子力为零；r>r 0斥力小于引力，分子力表现为引力。 （ 参考文献1 ） 物理学说分子间既有斥力又有引力，可没有告诉这斥力和引力是怎么产生的。说分子间距离对斥力的影响比对引力的影响小，可又没有告诉这是什么原因引起的。也就是说，在物理学上，只是说出了分子间作用力的特征，没有说明分子间作用力的本质。 化学认为： 分子间作用力实际上是一种电性的吸引力，从这个意义上讲，分子间作用力可以分为以下三种力： （ 1）取向力：发生在极性分子与极性分子之间。由于极性分子的电性分布不均匀，一端带正电，一端带负电，形成偶极。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，二个分子必将发生相对转动。这种偶极子的相互转动，就使偶极子的相反的极相对，叫做“取向”。这种由于极性分子的取向而产生的分子间的作用力，叫做取向力。 （ 2）诱导力：发生在极性分子与非极性分子之间以及极性分子之间。在极性分子和非极性分子间，由于极性分子的影响，会使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移，产生诱导偶极，与原极性分子的固有偶极相互吸引，这种诱导偶极间产生的作用力叫诱导力。同样地极性分子间既具有取向力，又具有诱导力。 （ 3）色散力：当非极性分子相互接近时，由于每个分子的电子不断运动和原子核的不断振动，经常发生电子云和原子核之间的瞬时相对位移，产生瞬时偶极。而这种瞬时偶极又会诱导邻近分子也产生和它相吸引的瞬时偶极。由于瞬时偶极间的不断重复作用，使得分子间始终存在着引力，因其计算公式与光色散公式相似而称为色散力。 （ 参考文献2 ） 在化学上说出了分子间引力产生的原因，可又没有说出斥力产生的原因。化学上认为分子间的引力是静电引力，静电引力应与距离的平方成反比，可现在人们通过研究发现，分子间作用力 与 距离的六次方成反比 （参考文献3） 。并根据上面的描述看出，应该是色散力最小，因为色散力是电子云和原子核之间的瞬时偶极诱导邻近分子产生瞬时偶极，这就决定了它不可能大于诱导力，更不可能大于取向力，因为分子间产生的瞬时偶极，一是不可能很大，二是产生了也会很快会消失，可是人们通过研究发现， 对大多数分子色散力是主要的，故一般用色散力的大小便可判断其分子间力的大小。 （ 参考文献4 ）。这就说明对色散力的描述是不准确的。 二、分子间作用力的本质 分子由原子构成，原子由原子核和核外电子构成，原子核带有正电，电子带有负电，原子核和电子都在作不停地运动，带电粒子的运动必然会产生磁场，也就是说，在原子周围充满着电磁场，那我们要研究分子之间的作用力就应该从原子中的电磁场入手。 1、 斥力的产生 我们首先分析一下原子间的电相互作用。 在原子中，核外电子必然是尽可能均匀地分布着，这样可以达到能量最低。为了计算的方便，我们就以氦原子为例，说明问题。 设有两个氦原子以图 1的形式靠近，电子与原子核之间的距离为a，两原子核之间的距离为 3a，现在我们具体地分析一下它们之间的电相互作用力。
如果两原子无限靠近， e2e3就会无限靠近，这两个电子之间的斥力就会变得无限大，所以在距离很近时，分子之间表现出巨大的电斥力。如果两原子无限远离，那么两个电子所带的负电荷的中心，可以看成与原子核所带正电荷的中心重合，两个原子不产生作用力，由此可以粗略地估计出，原子之间的电相互作用总是排斥的，距离越远，斥力越小；距离越近，斥力越大。 也许你会说在距离不远不近的情况下可能会表现出引力，那我们通过具体的计算来说明这个问题。（为了简便，我们以图 1中表示的距离进行计算。） 根据两电荷之间作用力的公式 F电 =K·q2/r2 得 e1 与e2 之间的斥力为K ·q2/ （3a ）2 e1 与右边原子核的引力为K ·2q2/ （4a ）2 e1 与e4 之间的斥力为K ·q2/ （5a ）2 左边原子核与 e3的引力为 K·2q2/ （2a ）2 左边原子核与右边原子核的斥力为 K·4q2/ （3a ）2 左边原子核与 e4的引力为 K·2q2/ （4a ）2 e2 与e3 之间的斥力为K ·q2/a2 e2 与右边原子核的引力为K ·2q2/ （2a ）2 e2 与e4 之间的斥力为K ·q2/ （3 a ）2 总斥力为：K ·q2/ （3a ）2 ＋K·q2/（5a） 2＋K ·4q2/ （3a ）2 ＋K·q2/a2 ＋K·q2/（3 a） 2 ＝≈128 K ·q2/75a2 ≈1.7 K ·q2/a2 总引力为：K ·2q2/ （4a ）2 ＋K·2q2/（2a） 2＋K ·2q2/ （4a ）2 ＋K·2q2/（2a） 2＝1.25 K·q2/a2 斥力大于引力，这就是说，电斥力总是大于电引力。 上面是电子处于左右放置时的情况，我们再看一下电子上下放置时又会如何，如图 2。
我们首先再粗略地分析一下它们之间作用力的情况。当两原子无限靠近时，原子核和原子核会无限靠近，电子和电子也会无限靠近，肯定是斥力无限增大；当两原子距离很远时，自然几乎没有作用力，由此可以推断，它们之间产生的一定是斥力。 为了说明问题，我们再具体地计算一下。为了方便，我们仍取电子与原子核之间的距离为 a，两原子核之间的距离为 3a。 根据两电荷之间作用力的公式 F电 =K·q2/r2 得 e1 与e3 之间的斥力为K ·q2/ （3a ）2 e1 与右边原子核的引力为K ·2q2/10a2 e1 与e4 之间的斥力为K ·q2/13a2 左边原子核与 e3的引力为 K·2q2/10a2 左边原子核与右边原子核的斥力为 K·4q2/ （3a ）2 左边原子核与 e4的引力为 K·2q2/10a2 e2 与e3 之间的斥力为K ·q2/13a2 e2 与右边原子核的引力为K ·2q2/10a2 e2 与e4 之间的斥力为K ·q2/ （3 a ）2 总斥力为：K ·q2/ （3a ）2 ＋K·q2/13a2 ＋K·4q2/（3a） 2＋K ·q2/13a2 ＋K·q2/（3 a） 2 ＝ 96 K·q2/117a2 ＝0.82 K ·q2/a2 总引力为：K ·2q2/10a2 ＋K·2q2/10a2 ＋K·2q2/10a2 ＋K·2q2/10a2 ＝ 8 K·q2/10a2 ＝0.8 K ·q2/a2 电斥力还是略大于电引力。由此说明，原子之间和分子之间的电相互作用产生的总是斥力，不会出现吸引的情况。 2 、引力的产生 既然原子之间和分子之间的电斥力总是大于电引力，那么固体和液体中分子之间是靠什么力结合的。我们知道，电子在不停地绕核运动，电子绕核运动必然会产生磁场，磁场产生的作用力一定是引力，因为分子是可以旋转的，即使它们产生的磁场开始时是斥力，分子通过旋转后会调整成引力。即固体和液体中分子之间的引力是靠电子绕核运动产生的磁场引起的，如图
3。 这个现象不仅表现在由分子构成的物质中，同时也表现在由原子和离子构成的物质中，只要存在电子绕核运动，这种作用力就必然存在，如在金属中，原子之间也存在着这种作用力，在离子化合物中，离子之间也存在着这种作用力。当这种磁引力大于电斥力时，微粒之间就表现出引力。 既然固体和液体中分子之间、原子之间、离子之间都存在着由电子绕核运动产生的磁场形成的磁引力，使得磁引力大于电斥力，把微粒结合在了一起，那会不会磁引力永远大于电斥力，使得微粒不会离开，下面的实验可以说明这点。 取两块磁体，以磁极相反的形式“肩并肩”相互靠近，如图
4，
现在假设这两块磁体均匀地带有相同电量的相同电荷，并且在它们相距10.5 厘米时电斥力与磁引力正好相等，即都为2180 达因，那么根据电荷之间作用力的公式F 电=K ·q2/r2 得: K· q2=F电 ·r2=2180 达因×(10.5 厘米)2=240345 达因·厘米2 ， F电 =240345达因·厘米 2/r2 ，根据上表距离，算出对应的电斥力。
将磁引力减去电斥力 (F合 ＝F 磁－ F电 )得：
将上表数字放入坐标 1中。
从坐标1 中看出，这两个电磁体从无限远处逐渐靠近时，先由斥力逐渐变为引力，后又由引力逐渐变成了斥力，即这两个电磁体有两个平衡点，一个内平衡点，一个外平衡点，外平衡点是不稳定平衡，距离稍远离一点，因斥力的作用会使它们无限远离，距离稍靠近一点，引力又会将它们进一步拉近。内平衡点是稳定平衡，距离远离一点，引力会将它们拉近，距离靠近一点，斥力又会将它们推开。所以这两个电磁体完全可以既不会远离，也不会靠近 , 稳定地结合在一起 。 分子之间的作用力其实就是上面的情况，在距离很近时，它们表现的是斥力，在距离增大时由斥力转变成了引力，当距离增大到一定程度时又由引力转变成斥力。只是当距离很大时，斥力已经是很小很小了，几乎可以看成是没有作用力了。 通过上面的论述可以看出，分子之间的斥力是静电斥力，分子之间的引力是电子绕核运动产生的磁引力。 三、分子间作用力的描述 1 、分子间作用力的类型 A 、共价力 何为共价力，共价力和共价键有何区别，我们首先回忆一下共价键。 以相反方向绕各自原子核运动的成单电子相互接近时，它们将以磁作用力最大的方式形成稳定的化学键叫共价键。
（
参考文献5
）。如图
5。 我们看到，在图 5的右边没有电子，如果图 5中的分子能以图6 的方式排列，
共价力是否存在，下面的事实可以说明这点。惰性气体分子间的作用力很小，这是因为惰性气体是单原子分子，它们的分子轨道也就是它们的原子轨道，都是绝对饱和轨道，无法形成共价力，所以惰性气体分子之间的作用力很小，而其它分子都有相对饱和轨道（成键分子轨道），都可形成共价力，所以它们之间的作用力一般都较大，这就说明共价力是真实存在的，并且是分子之间的主要作用力。 B 、色散力 色散力是保和原子轨道相互靠近时，电子绕核运动产生的磁引力。如图 3。 把 保和原子轨道相互靠近时电子绕核运动产生的磁引力叫作色散力，是因为原来有色散力这个名称，所以我们可以沿用。 根据我对色散力的定义看出，分子的核外电子越多，即原子轨道越多，与其它分子形成的色散力越多，表现出色散力越大。 C、取向力 D、诱导力 取向力和诱导力，这两个力和现在的描述相同。这里就不再重复了。 2、 分子间作用力的特征 关于分子间作用力的特征，我们应该以下面的方式进行描述 A 、分子间同时存在磁引力和电斥力；通常所说的分子力是指磁引力和电斥力的合力。 B、分子间的磁引力和电斥力都随分子间距离的增大而减小。 C、分子间距离的改变，在很近时对磁引力的影响小，对电斥力的影响大 ,在距离较大时，对磁引力的影响大，对电斥力的影响小。由此引起，距离由小逐渐变大，分子之间的作用力会由斥力变为引力，又会由引力变为斥力。 D、分子间距离的大小决定了分子力的性质。 即分子距离 r＜r0，（r0=10-10 米），电斥大于磁引力，分子力表现为斥力；r=r 0,电斥力等于磁引力 ,分子力为零；r>r 0电斥力小于磁引力，分子力表现为引力。当距离远远大于 r 0时，分子力又会变成斥力。 分子之间的作用力，就是磁引力和电斥力的合力，当磁引力大于电斥力时，分子间表现为引力，当电斥力大于磁引力时，分子间表现为斥力 。 参考文献： 1、 佚名 http://www.edud.cn/exam/Physics/Physics10/200703/62726.html 2、 http://post.baidu.com/f?kz=262070770 3、 http://210.41.126.18/wjhx/kecheng/di5_3.htm 4、 http://web.imun.edu.cn/academics/huaxue/jingpin/wuji/jiaoan/02.htm 5、 杨发武http://sea3000.net/yangfawu/2.php
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杨发武 （yangfawu185@126.com） 上传2008.01
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测出它们之间作用力与距离的关系，结果如下。
那么分子之间就不是会产生很大的磁引力吗？这样的排列，分子之间能靠得很近，甚至能达到轨道重叠，就像共价键似的，所以我叫它共价力。共价力是分子间的主要作用力。即共价力就是相邻分子中，成键分子轨道相互重叠时，电子绕核运动产生的磁引力。