1.4　分子間相互作用力

分子間能夠相互吸引甚至締合，這種作用力稱為分子間作用力。分子間作用力有多種且較弱，比鍵能小1～2個數量級，但卻對有機化合物的物理性質、化學性質和生物學性質等具有重要影響。

1.4.1　范德華力

自然界的物質都是以三態形式存在，即氣態、液態和固態。物質以任何聚集態存在時，分子間都存在一定的吸引力。由于這種力最早是范德華（van der Waals）發現的，所以通常把分子間的作用力叫做范德華力。

范德華力包括取向力、誘導力和色散力三種。

（1）取向力　極性分子與極性分子之間、偶極定向排列產生的作用力稱為取向力。取向力的大小和性質與相互作用的偶極矩的大小和方向有關。偶極矩大，作用力就大；偶極矩方向不同，則可以是吸引力或排斥力。

（2）誘導力　極性分子的永久偶極矩同非極性分子被極化而產生的誘導偶極矩之間的作用力稱為誘導力。誘導力的大小同極性分子的偶極矩和非極性分子的極化率有關。誘導力都是吸引力。

（3）色散力　非極性分子的瞬間偶極，誘導鄰近分子產生誘導偶極，瞬間偶極和誘導偶極之間產生的相互作用力稱為色散力。這是一種很弱但是普遍存在的分子間作用力。作用力的大小同相互作用分子的電離能和它們的極化率相關。色散力都是吸引力。色散力不僅存在于非極性分子中，也可存在于極性分子中。

總之，范德華力是永遠存在于分子或原子間的一種較弱的作用力，其大小為每摩爾幾千焦到幾十千焦，沒有方向性和飽和性。通常，分子的極化率越大，則范德華力作用力越大。

1.4.2　氫鍵

氫鍵是分子之間較強的偶極-偶極相互作用。當氫原子與電負性很大且原子半徑很小的原子（如氟、氧、氮、氯）相連時，由于這些原子吸電子能力很強，使氫原子幾乎成為裸露的質子而帶正電荷，因而氫原子可以與另一分子的氟、氧、氮等原子的未共用電子對以靜電引力相結合，使氫原子在兩個電負性很強的原子之間形成橋梁，這樣形成的鍵稱為氫鍵。氫鍵以虛線表示，HF分子和ROH分子中的氫鍵如下所示：

氫鍵有方向性和飽和性，其強度介于vanderWaals力和一般共價鍵力之間，大約是10～30kJ·mol-1。與氫相連原子的電負性數值越大，形成的氫鍵則越強。氫鍵存在于氣體、液體、晶體和溶液等各種狀態中，氫鍵不僅對許多物質的物理和化學性質有很大的影響，而且對多糖、蛋白質、核酸等許多生物高分子化合物的立體結構和生理功能等都具有極為重要的作用。