33.壁虎能在牆壁上自由爬行，是因為牠們腳趾的結構有很多細小的剛毛，每 根剛毛的末端又有很多小絨毛，這些小絨毛和壁面有很大的接觸面積，因 此可產生足夠的吸引力支撐牠們的重量。這種吸引力和紙張與紙張接觸所 產生的力相同，請問這種吸引力是何種力？
(A)凡德瓦力
(B)摩擦所產生的靜電力
(C)氫鍵
(D)強核力

凡得瓦力（Van der Waals force）在化學中指分子之間非定向的、無飽和性的、較弱的交互作用力，根據荷蘭物理學家約翰內斯·范德瓦耳斯命名。 凡得瓦力是一種電性重力，但它比化學鍵或氫鍵弱得多，通常其能量小於5kJ/mol。 凡得瓦力的大小和分子的大小成正比。

讓我們分析壁虎能在牆壁上自由爬行的原因，特別是其腳趾結構產生的吸引力，並確定這種吸引力是何種力。題目提到這種力與「紙張與紙張接觸產生的力」相同。

背景知識：
• 壁虎腳趾結構：
◦ 壁虎腳趾有大量細小剛毛（setae），每根剛毛末端有更細小的絨毛（spatulae），直徑約 200 納米。
◦ 這些絨毛與牆壁表面有極大接觸面積，產生足夠吸引力支撐壁虎重量。
• 吸引力來源：
◦ 壁虎的吸附力來自凡德瓦力（Van der Waals Force）：
▪ 凡德瓦力是分子間或原子間的弱吸引力，包含：
▪ 色散力（London Dispersion Forces）：由瞬間偶極引起。
▪ 偶極-偶極力。
▪ 偶極-誘導偶極力。
▪ 壁虎腳趾的絨毛與牆壁表面分子間產生大量色散力，累積形成足夠的吸附力。
◦ 這種力不依賴表面是否潮濕，也不涉及化學鍵（如氫鍵）。
• 紙張與紙張接觸的力：
◦ 紙張間的接觸力主要是凡德瓦力：
▪ 紙張表面分子間的色散力導致微弱吸附（如紙張貼合時不易分開）。
▪ 也可能有少量摩擦力，但題目強調「吸引力」，指向凡德瓦力。
• 其他力的性質：
◦ 摩擦所產生的靜電力：摩擦可能產生靜電（如摩擦起電），但壁虎吸附不依賴摩擦，且牆壁表面通常中性（無顯著電荷）。
◦ 氫鍵：氫鍵需要氫原子與高電負度原子（如 O、N、F）形成，壁虎腳趾與牆壁（通常乾燥表面）不滿足條件。
◦ 強核力：強核力作用於原子核內（範圍約 10⁻¹⁵ m），與壁虎吸附無關。

逐一檢視選項：
(A) 凡德瓦力
• 壁虎腳趾絨毛與牆壁表面間的吸引力是凡德瓦力（主要是色散力）。
• 絨毛極小（奈米級），與牆壁分子距離很近，產生大量分子間吸引力，累積支撐壁虎重量。
• 紙張間的接觸力也是凡德瓦力（分子間色散力）。
• 符合題目描述。
• 正確。
(B) 摩擦所產生的靜電力
• 摩擦可能產生靜電（如塑膠棒摩擦毛皮），但壁虎吸附不依賴摩擦。
• 壁虎能在光滑玻璃上爬行（摩擦小），且牆壁通常中性（無顯著電荷）。
• 紙張間的力主要是凡德瓦力，而非靜電力。
• 錯誤。
(C) 氫鍵
• 氫鍵需要氫原子與高電負度原子（如 O、N、F）形成。
• 壁虎腳趾絨毛（主要由角蛋白組成）與牆壁（乾燥表面）間無氫鍵條件。
• 紙張間可能有少量氫鍵（若表面有水分），但主要力仍為凡德瓦力。
• 錯誤。
(D) 強核力
• 強核力作用於原子核內（範圍約 10⁻¹⁵ m），與壁虎吸附無關。
• 紙張間也無強核力。
• 錯誤。

結論：
• 壁虎腳趾與牆壁間的吸引力是凡德瓦力，與紙張間的接觸力相同。
正確答案：(A) 凡德瓦力

補充：
• 凡德瓦力的強度：
◦ 單根絨毛的凡德瓦力很弱，但壁虎腳趾有數百萬根絨毛（每隻腳約 100 萬根，每根有數百個絨毛），總接觸面積可達 100 cm²，累積力足以支撐壁虎（約 100 g）。
• 實際應用：
◦ 壁虎吸附原理啟發仿生技術，如「壁虎膠帶」（奈米結構黏性材料），可用於無膠黏合。
• 實驗證據：
◦ 2000 年，加州大學伯克利分校研究（Kellar Autumn 等人）證實壁虎吸附力來自凡德瓦力，而非毛細作用或靜電力（壁虎能在乾燥玻璃和水中吸附）。
• 紙張間的力：
◦ 紙張間的凡德瓦力使多頁紙張貼合時不易分開，特別是新紙張（表面平滑，接觸面積大）。

http://iikent.blogspot.com/2012/02/blog-post_09.html