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细胞化学基础--分子间​三种力的关系

2022.3.31

极性分子与极性分子之间,取向力、诱导力、色散力都存在;极性分子与非极性分子之间,则存在诱导力和色散力;非极性分子与非极性分子之间,则只存在色散力。这三种类型的力的比例大小,决定于相互作用分子的极性和变形性。极性越大,取向力的作用越重要;变形性越大,色散力就越重要;诱导力则与这两种因素都有关。但对大多数分子来说,色散力是主要的。实验证明,对大多数分子来说,色散力是主要的;只有偶极矩很大的分子(如水),取向力才是主要的;而诱导力通常是很小的。极化率α反映分子中的电子云是否容易变形。虽然范德华力只有0.4—4.0kJ/mol,但是在大量大分子间的相互作用则会变得十分稳固。比如C—H 在苯中范德华力有7 kJ/mol,而在溶菌酶和糖结合底物范德华力却有60kJ/mol,范德华力具有加和性。

分子作用力、盐键(离子键)、共价键都是静电引力为什么差距这么大?

所以真正关键词是“距离”,我们可以把分子作用力、离子键放在一起考虑。

作用类型

能量和距离关系

荷电基团静电作用

1/r

离子—偶极子

1/r2

离子—诱导偶极

1/r4

偶极子—偶极子

1/r6取向力化学

偶极子—诱导偶极子

1/r6诱导力

诱导偶极子-诱导偶极子

1/r6色散力

非键排斥

1/r12—1/r6

在中学里学过离子键,以及NaCl、CsCl、CaF2、立方ZnS、六方ZnS、金红石TiO2 这六种典型化合物的晶体构型,是强作用力。

ATP 和镁离子相互作用

ATP 和镁离子相互作用

在生物学中重点是了解有机分子的离子相互作用。有机分子形成的离子,电负性差异没有那么大,相互作用不像这些典型的离子化合物离子键这样大,所以就称为离子相互作用;但他们的共同点都是靠静电引力做形成的。

NaCl、CsCl、CaF2、立方ZnS、六方ZnS、金红石TiO2 这六种典型化合物的晶体构型其离子键能量是和距离一次方成反比,Mg2+和ATP 的相互作用,氨基酸两性离子间的相互作用。离子—偶极子是随距离二次方而减小,离子—诱导偶极子是随距离4次方而减小。所以生物分子中的离子相互作用(也称盐键)是弱相互作用,是随1/r2—1/r4 而减小。

而范德华力包括引力和斥力,引力和距离的6次方成反比,排斥力与距离的12次方成反比。他们都是静电力在不同层次的涌现。


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