本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，僅反映作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
不久前，我為化學周寫了一篇關於氫鍵的文章。 在文章中，我提到了為什麼我覺得分子內力如此令人著迷； 它們是在如此微小的尺度上發生的相互作用，卻將從像水這樣的小分子到像我研究的酶和多酶複合物這樣的大分子結合在一起。
關於氫鍵的文章似乎每月都能吸引相當多的訪問者，我願意相信這篇文章對於那些在學校學習化學或試圖回憶大學水平學業的人來說是有用的。 本著這種精神，我想我會再寫一篇關於分子內力的文章，內容涵蓋我最喜歡的力之一 - 範德瓦爾斯吸引力。 它們也稱為“誘導偶極子”，但範德瓦爾斯說起來更有趣。
氫鍵（此處介紹）通常被認為是相當弱的，但與範德瓦爾斯力相比，它們就像堅固的鋼鐵水泥。 與氫鍵一樣，範德瓦爾斯力也依賴於偶極子，即兩個分子之間的電荷差異。 但與氫鍵不同的是，範德瓦爾斯偶極子不是永久性的，而是瞬時的。
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偶極子依賴於分子的一側周圍有更多的電子（因此略帶負電），而另一側的電子相應地較少（因此帶正電）。 這對於像水這樣具有偶極子的分子來說很好，但對於像碘這樣的分子來說，碘分子由兩個碘原子共享電子組成，這是一個問題。 在碘中，所有電子在兩個原子中心之間均勻共享，並且沒有偶極子。 但碘可以在室溫下形成固體，這需要在分子之間產生相當強的力才能實現。
碘是一個大原子，有很多電子（確切地說是 53 個）。 這意味著在碘分子中，將有 106 個電子高速飛馳，其中許多電子離中心原子核足夠遠，以至於在分子周圍的確切位置不太穩定。 這意味著偶爾，就在短暫的瞬間，分子的一側會比另一側有更多的電子……
瞬時偶極子！
當偶極子在一個分子上形成時，它將開始影響周圍的分子。 分子一側電子的積累形成輕微的負力，這將排斥附近分子上的電子，使其一側略微帶正電，從而傳播偶極子。 一個分子的負側然後可以與相鄰分子的正側形成弱鍵。
這不會持久，因為電子仍然高速飛馳，並且它們主要位於分子一側在能量上並不非常有利。 這是一個瞬時偶極子和瞬時力，但是當您有數百萬個分子進行數百萬個連線時，就會產生足夠的力來將碘分子保持在（主要是）固態。
然而，這些範德瓦爾斯力並非對每個分子都有效。 碘有大量的電子，這些電子與原子核的距離相當遠，但其他分子（如氟）則不然。 氟原子每個原子只有 9 個電子，這些電子被中心原子核牢牢地固定住。 它們仍然會非常快速地飛馳，但它將沿著更加嚴格受限的路徑進行。 因此，氟不會感受到範德瓦爾斯力的影響。