范德华力影响因素 范德华力( 二 )


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再从相亲看,两个对谈恋爱没有任何兴趣的人被逼着去参加群体相亲 。男士绅士地帮女士端盘子时不小心把汤撒到自己衣服上,此时女士马上掏出纸巾擦干净,四目相对两人瞬间有了好感,相互吸引 。
但是也只是一瞬间的事儿 。下一秒男士可能帮另一个女士端盘子,女士也可能帮另一个撒汤的擦衣服,毕竟它们对相亲没啥兴趣 。
【范德华力影响因素范德华力】值得一提的是色散力普适性极高,可以说任何有相互作用的分子间都有色散力,在高分子中,色散力甚至可以占到范德华力的80%-100% 。

范德华力影响因素  范德华力

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差不多现在可以在脑海中建立起范德华力的模型了,那么这种力的独特属性是什么呢?
范德华力的特点和本文相关的主要有两个,一是力很弱,二是力可累加 。
范德华力所成键的键能只有共价键的0.01-0.1倍左右,这点从力的形成机制上大概可以推测出 。
另外,相比共价键等,两个分子间的范德华作用力可以叠加,意思是想把两个分子分开就需要克服两个分子间的所有范德华力的和 。这点十分重要 。
气态物质怎么来的?什么是气态固态分子间有范德华力,氢键等分子间作用力,正是这些力塑造了“钢铁直男”们的外貌 。
气态的关键特征就是分子间几乎不存在这些力,它们自由了,是近似独立的个体,只不过把这些独立的个体圈起来,叫一团气体 。
范德华力影响因素  范德华力

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变成气态的关键正如之前所述,气态和固液的本质区别就是分子间作用力的大小 。
所以让一个物体变成气态的关键就是让它克服分子间作用力 。就像把相亲看对眼的俩人强行拉开,毫无疑问是要做功的 。
比如说给水慢慢加热变成水蒸气,煤气灶输入的能量很大一部分都用来克服分子间作用力 。
橡胶和塑料之殇相比上面提到的水这种小分子,橡胶和塑料是高分子材料,也叫高聚物,说大分子也行 。
范德华力影响因素  范德华力

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菠菜的PSII-LHCII,分子量巨大,约110000g/mol,水只有18g/mol
高聚物的独特性之一就是他们一个分子上有大量的原子,有些高聚物一个分子链就串了几十万颗“珍珠” 。还记得刚才说范德华力有加和性吗?
想让两个水分子变成气态只需要把它们中间的一两个氢键破坏掉就行,但要让两个高聚物分子分开,就要把几十万个原子所可能具有的所有范德华力全部破坏 。
此时,假设给橡胶加热(或者用力拽),能量会先达到分子链主链上共价键断开的大小,主链上的键会断开,分子间的范德华力也会慢慢破坏 。但是此时,橡胶分子已经不是原来的它了,因为主链上的共价键断了 。
范德华力影响因素  范德华力

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可降解塑料袋也是这个原理,断主链,成为低分子量的聚合物或者小分子
这个过程就像用面条卷的绳子去拉地上的卡车一样 。卡车和地面的摩擦力很大,面条很弱,结果就是面条扯断了,卡车纹丝不动 。断了的面条继续扯,早晚扯成小面块,它们不再是面条了 。
开脑洞:把高聚物变成气态的 *** 在此提供两种思路:从小到大和从大到小 。
从大到小先用良溶剂(比如二氯甲烷)把橡胶充分溶胀,高聚物里的分子链会和溶剂形成氢键或者范德华力作用,这样有利于屏蔽掉高聚物分子间的范德华力 。溶剂是小分子,分子间相互作用较弱,容易带着高分子一起分离 。
范德华力影响因素  范德华力

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溶胀示意图
不过一般溶胀还不够把橡胶足够稀释,一小滴溶液可能有上万个分子链,取出烘干的话还是固体 。可以使用高速离心法,让分子链沉下去,上层的会稀一些 。此时想办法把分子链“拎”出来就行,比如用原子力显微镜或者光镊系统 。
范德华力影响因素  范德华力

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光镊的原理
另一种从大到小的思路是借鉴石墨烯的制备 ***,人类首次获得石墨烯是通过拿胶带反复粘石墨,把片层状的石墨烯剥离下来 。
我们也可以试试拿胶带粘橡胶,不过更好还是“稀释”一下之后再操作 。
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剥离石墨烯

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