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基森力量

1921
  • Willem Hendrik Keesom
用极性液体和分子模型演示基索姆力的实验室实验。.

(图片仅供参考)

具有永久电势的分子之间的静电相互作用 偶极子 诸如水或氯化氢之类的物质。这种力源于这些偶极子倾向于首尾相连地排列,从而产生净吸引力。这种相互作用与温度有关,因为热运动会破坏这种排列。取向平均势能随[latex]V propto -frac{1}{r^6 k_B T}[/latex]变化。

Keesom力,或称永久偶极-偶极相互作用,是以下三个组成部分之一: 范德瓦耳斯 力,特指描述两个极性分子之间相互作用的力。极性分子具有永久分离的正负电荷,从而形成永久电荷。 偶极矩当两个这样的分子相互靠近时,它们的偶极子会发生静电相互作用。能量最低的构型是相互吸引的头尾相连的排列。然而,流体中的分子处于持续的热运动状态(旋转和平移),这往往会使它们的取向变得随机。

威廉·基索姆的贡献在于对所有可能的取向进行统计力学平均,并根据玻尔兹曼因子进行加权。结果表明,平均而言,吸引取向的概率略高于排斥取向,从而产生净吸引力。这种相互作用的强度与温度密切相关;随着温度升高,热能更有效地破坏原子排列,基索姆力减弱。这体现在势能方程中的 1/T 项中。这种力对于理解许多常见物质(尤其是水)的行为至关重要,水的性质主要受强偶极-偶极相互作用(即氢键)的影响。

UNESCO Nomenclature: 2202
- 原子和分子物理学

类型

物理法

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 经典电动力学(库仑定律)
  • 彼得提出的电偶极矩概念 德拜
  • 用于描述状态热分布的玻尔兹曼统计数据

应用程序

  • 模拟水等极性液体的物理特性(例如高沸点)
  • 了解氢键的基础,氢键是一种强偶极-偶极相互作用
  • 基于“相似相溶”原理预测溶解度
  • 液晶的设计和功能依赖于分子排列

专利:

NA

潜在创新理念

  • 用于高速光开关的铁电液体的开发
  • design of ‘smart solvents’ whose polarity and solvent properties can be tuned with temperature
  • 为先进电子显示器创建自对准聚合物链
  • 通过偶极-偶极结合检测极性分析物的分子传感器
  • 基于电场中极性分子取向排序的储能装置
  • 通过偶极相互作用控制药物结晶的药物配方
  • 基于温度依赖性分子排列的可调热导率材料
  • 先进的蛋白质折叠模型可准确捕捉偶极-偶极贡献
  • 具有工程极性通道的水净化膜
  • 催化剂 where substrate orientation is controlled by dipole forces
相关概念:基索姆力、偶极-偶极、永久偶极、极性分子、分子间力、静电相互作用、氢键、温度依赖性、势能、范德华力。

历史背景

基森力量

1918
1920
1920
1921
1922
1924
1925
1918
1919-05-29
1920
1920
1921
1924
1924
1925

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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