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yjcmwgk

禁虫 (文坛精英)

密度泛函·小卒

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[交流] 【求助】大家认为pi-pi相互作用的本质是什么？已有1人参与

(部分回帖在物理版
http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=1701383&fpage=1
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当然一切相互作用（范德华力除外）的本质都是分子轨道分布（Molecular Orbital Distribution）的扩展，或者是轨道的耦合。这个小卒还是明白的。
不过，对于这种距离达到了3-5埃（这已经是范德华力的作用范围了），而这种pi-pi作用却比范德华强2-10倍，大家觉得这个原因是什么？
（1）从轨道耦合角度考虑？
（2）从“两个分子的分子轨道的对称性匹配”角度考虑（呵呵，这个考虑和上一个考虑基本类似）？
（3）还是从电子在两个分子之间的转移来考虑？
小卒毕竟是化学出身，那种比较底层的微观图景的理解，确实不是那么清楚。还请各位虫友不吝赐教

PS:以苯为例，pi-pi相互作用指的是“相距3-5个埃”的两个苯分子的PI电子之间的相互作用

[ Last edited by GrasaVampiro on 2009-12-13 at 15:58 ]

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1楼2009-12-01 10:11:58

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hairan

木虫 (著名写手)

瞌睡木虫

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yjcmwgk(金币+5,VIP+0): 12-2 09:17

引用回帖:

Originally posted by yjcmwgk at 2009-12-1 10:11:
当然一切相互作用（范德华力除外）的本质都是分子轨道分布（Molecular Orbital Distribution）的扩展，或者是轨道的耦合。这个小卒还是明白的。
不过，对于这种距离达到了3-5埃（这已经是范德华力的作用范围了），而这种pi-pi作用却比范德华强2-10倍，大家觉得这个原因是什么？
（1）从轨道耦合角度考虑？
（2）从“两个分子的分子轨道的对称性匹配”角度考虑（呵呵，这个考虑和上一个考虑基本类似）？
（3）还是从电子在两个分子之间的转移来考虑？ ...

pi-pi相互作用的本质，支持11楼的观点，到目前为止已知的与pi-pi相互作用相关的最基本的相互作用就是电磁相互作用了。至于什么是电磁相互作用的本质，好像到现在还没有定论。

关于pi-pi作用却比范德华强的问题，个人认为pi-pi相互作用也是一种弱相互作用，只是由于与该相互作用相关的分子一般都是平面的或者至少有一部分是平面的是产生pi-pi相互作用的两个分子之间可以产生相互作用的原子数目可以达到最大化，比如两个苯环发生pi-pi堆积的时候，共有12个原子（还不包括H）可以在很小的范围内发生相互作用。而通常所说的范德华相互作用都是在讨论那些非平面芳香分子的相互作用或者此类分子发生非堆积形式的相互作用才被提到（好像基本没有人从量子力学的层次去讨论发生的堆积的两个芳香体系之间的范德华相互作用），此时只有很少的原子能处于靠的很近的距离，根据发生相互作用原子数目的多少，与pi-pi堆积的强度差了很多倍也没什么好奇怪的。