化學溫習筆記：分子間作用力
各位同學好！歡迎來到關於分子間作用力的溫習筆記。請勿擔心這個課題聽起來很複雜——它其實就是關於分子如何「結合」在一起的原理。了解這一點非常重要，因為它能解釋水為何是液體、冰為何會浮起來，以及為什麼有些物質的沸點比其他物質高。讓我們一同深入探討！
首先，快速重溫：為什麼有些分子像「磁鐵」（極性）
在討論分子之間的作用力之前，我們需要記起是什麼讓分子本身有點像微型磁鐵。這一切都歸結於電負性。
電負性只是一個專業術語，用來形容原子在共價鍵中吸引共享電子對的能力。你可以把它想像成原子的「拉力」。
當兩個「拉力」不同的原子形成鍵結時（例如：H和Cl），電子會被拉向較強的原子（Cl）。這會形成一個極性鍵，氯原子帶有少量負電荷（δ-），而氫原子則帶有少量正電荷（δ+）。
極性分子是整體帶有δ+端和δ-端的分子，就像一個微型磁鐵。當分子中的極性鍵不對稱（不均勻地）排列時，就會發生這種情況。水（H₂O）就是一個經典例子！
非極性分子則沒有整體電荷分離。這可能是因為它的鍵是非極性的（例如：Cl₂），或是其極性鍵對稱排列並互相抵消（例如：CO₂ 或 CH₄）。
快速溫習小提示
極性分子： 具有永久性的正（δ+）端和負（δ-）端。它們像微型磁鐵。例子：H₂O、NH₃、HF。
非極性分子： 沒有永久性的帶電端。它們是電中性的。例子：O₂、CH₄、Cl₂。
認識這些力：范德華力
這是我們第一種分子間作用力。它是分子之間較弱的吸引力的總稱。記住最重要的一點是，范德華力存在於所有簡單分子物質之間，無論是極性還是非極性分子！
它們如何在非極性分子中運作
這聽起來可能有點奇怪。如果非極性分子沒有電荷，它們又怎麼能互相吸引呢？這一切都與電子的隨機運動有關！
逐步解釋：
分子中的電子不斷移動。
僅僅由於偶然，在千分之一秒內，分子的一側可能會比另一側擁有更多的電子。這會產生一種暫時性的不平衡電荷，稱為瞬時偶極。
這個暫時性的偶極繼而會影響旁邊的分子，把它的電子推開，從而產生一個誘導偶極。
接著，在這兩個分子之間會形成一種非常微弱、短暫的吸引力。這種情況在所有分子之間每秒發生數十億次！
比喻：想像兩個人分別披著蜜蜂（電子）的毯子。如果一個人身上的蜜蜂突然湧向一邊，牠們可能會嚇到另一個人身上的蜜蜂也跑到牠們的遠端。在那一刻，兩個人可能會靠得更近一點！
它們如何在極性分子中運作
這情況相對簡單。極性分子本身就已經有永久性的δ+和δ-端。
一個極性分子略帶正電（δ+）的一端，自然會被鄰近分子略帶負電（δ-）的一端所吸引。
這被稱為永久偶極-永久偶極引力。
比喻：這就像一個裝滿微型條形磁鐵的盒子。它們會自然地排列，使一個磁鐵的北極指向另一個磁鐵的南極。
影響范德華力強度的因素
並非所有范德華力都一樣強。它們的強度取決於：
電子數量（分子大小）： 分子的電子數量越多，其電子雲就越大。越大的電子雲越容易變形，形成更強的瞬時偶極。
經驗法則： 分子越大 = 電子越多 = 范德華力越強。
例子：鹵素的沸點隨着族往下而增加（F₂ < Cl₂ < Br₂ < I₂），因為分子變得更大。
重點提示：范德華力
范德華力是存在於所有簡單分子之間最基本、最弱的吸引力。它們隨着分子變大（電子增多）而增強。
特別的分子間作用力：氫鍵
氫鍵就像是永久偶極-永久偶極引力的強化版。它是最強的一種分子間作用力。請勿擔心，它並不是真正的共價鍵，它只是一種分子之間非常強的吸引力。
形成氫鍵的條件
氫鍵的形成，必須符合兩個條件：
分子必須有一個氫原子直接鍵合到一個電負性非常高的原子上。只有氮（N）、氧（O）或氟（F）才符合要求。
另一個附近的分子必須在氮（N）、氧（O）或氟（F）原子上擁有一對孤立電子對。
記憶小訣竅： 記住，氫鍵就是「FON」（發音類似