本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
不久前，我为化学周写了一篇关于氢键的文章。 在文章中，我提到了为什么我觉得分子内力如此令人着迷； 它们是在如此微小的尺度上发生的相互作用，却将从像水这样的小分子到像我研究的酶和多酶复合物这样的大分子结合在一起。
关于氢键的文章似乎每月都能吸引相当多的访问者，我愿意相信这篇文章对于那些在学校学习化学或试图回忆大学水平学业的人来说是有用的。 本着这种精神，我想我会再写一篇关于分子内力的文章，内容涵盖我最喜欢的力之一 - 范德瓦尔斯吸引力。 它们也称为“诱导偶极子”，但范德瓦尔斯说起来更有趣。
氢键（此处介绍）通常被认为是相当弱的，但与范德瓦尔斯力相比，它们就像坚固的钢铁水泥。 与氢键一样，范德瓦尔斯力也依赖于偶极子，即两个分子之间的电荷差异。 但与氢键不同的是，范德瓦尔斯偶极子不是永久性的，而是瞬时的。
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偶极子依赖于分子的一侧周围有更多的电子（因此略带负电），而另一侧的电子相应地较少（因此带正电）。 这对于像水这样具有偶极子的分子来说很好，但对于像碘这样的分子来说，碘分子由两个碘原子共享电子组成，这是一个问题。 在碘中，所有电子在两个原子中心之间均匀共享，并且没有偶极子。 但碘可以在室温下形成固体，这需要在分子之间产生相当强的力才能实现。
碘是一个大原子，有很多电子（确切地说是 53 个）。 这意味着在碘分子中，将有 106 个电子高速飞驰，其中许多电子离中心原子核足够远，以至于在分子周围的确切位置不太稳定。 这意味着偶尔，就在短暂的瞬间，分子的一侧会比另一侧有更多的电子……
瞬时偶极子！
当偶极子在一个分子上形成时，它将开始影响周围的分子。 分子一侧电子的积累形成轻微的负力，这将排斥附近分子上的电子，使其一侧略微带正电，从而传播偶极子。 一个分子的负侧然后可以与相邻分子的正侧形成弱键。
这不会持久，因为电子仍然高速飞驰，并且它们主要位于分子一侧在能量上并不非常有利。 这是一个瞬时偶极子和瞬时力，但是当您有数百万个分子进行数百万个连接时，就会产生足够的力来将碘分子保持在（主要是）固态。
然而，这些范德瓦尔斯力并非对每个分子都有效。 碘有大量的电子，这些电子与原子核的距离相当远，但其他分子（如氟）则不然。 氟原子每个原子只有 9 个电子，这些电子被中心原子核牢牢地固定住。 它们仍然会非常快速地飞驰，但它将沿着更加严格受限的路径进行。 因此，氟不会感受到范德瓦尔斯力的影响。