在周圍的環(huán)境中，存在各種固體物質(zhì)。固體物質(zhì)具有一定的體積和形狀，又難以壓縮。加熱固體物質(zhì)，它們的體積常因熱膨脹效應(yīng)而有所增大。繼續(xù)加熱至固體物質(zhì)熔點(diǎn)溫度，就會(huì)熔化成為液體物質(zhì)。如果繼續(xù)加熱液體物質(zhì)，最后就會(huì)氣化成氣體。液體物質(zhì)氣化時(shí)，物質(zhì)的體積將發(fā)生上百倍的膨脹。

物質(zhì)由分子組成。如果把物質(zhì)的上述性質(zhì)與經(jīng)典力學(xué)聯(lián)系起來，就會(huì)得出分子間相互作用的概念。一方面，分子必須具有一個(gè)難以壓縮的實(shí)心體，分子的實(shí)心體間具有強(qiáng)烈的排斥作用。所以，固體具有一定體積，又難以壓縮。另一方面，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，只有排斥作用的分子不可能凝結(jié)成液體或固體。因此，分子間必須存在相互吸引作用。He、Ne、H2等難以液化的氣體，分子間的相互吸引作用微弱，只有在極低溫度下才能超過熱運(yùn)動(dòng)能，液化溫度很低。相反，W、Fe、Cr、C、Si等單質(zhì)，以及SiO2.BN、AI2O3等巨分子物質(zhì)，分子或原子間的相互吸引作用強(qiáng)烈，只有在很高溫度下才被熱運(yùn)動(dòng)能所克服，液化和氣化溫度很高。

不失一般性，這里以單原子分子為例說明分子間相互作用及其性質(zhì)。球形對(duì)稱的單原子分子間的相互作用力，只與原子核間的距離r相關(guān)，可以以函數(shù)f（r）表示（圖3-1）

在圖3-1中，當(dāng)兩個(gè)分子間相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，分子間沒有相互作用，作用力為零。當(dāng)它們相互靠近時(shí)，分子間產(chǎn)生相互吸引作用，作用力為負(fù)值。隨著兩個(gè)分子的不斷靠近，分子間相互吸引作用不斷增大。當(dāng)兩個(gè)分子間的距離達(dá)到r=r?時(shí)，吸引力達(dá)到最大值（負(fù)值）。兩個(gè)分子繼續(xù)靠近，分子間的相互吸引力開始迅速減小。最后，在r=r0這個(gè)距離，吸引力消失。這時(shí)，如果兩個(gè)分子繼續(xù)靠近，它們之間將相互排斥，作用力轉(zhuǎn)化為正值。分子間的排斥力隨分子間距離的減小而迅速增大。

換一個(gè)角度，也可以用分子間相互作用勢(shì)函數(shù)表示分子間相互作用（圖3-1）。勢(shì)函數(shù)u(r)與分子間相互作用力函數(shù)f(r)間的關(guān)系是

兩個(gè)分子間的位置關(guān)系及其作用力正負(fù)的定義如圖3-2所示。分子間的相互作用力函數(shù)f(r)和勢(shì)函數(shù)u(r)一一對(duì)應(yīng)，有關(guān)的特征參數(shù)密切相關(guān)。例如，分子間相互作用力為零的距離對(duì)應(yīng)勢(shì)函數(shù)最小的距離，分子間吸引力最大的位置對(duì)應(yīng)于勢(shì)函數(shù)梯度最大的位置等。

勢(shì)函數(shù)決定了物質(zhì)的性質(zhì)，是物質(zhì)世界多樣性的根源。相對(duì)于小分子體系的勢(shì)函數(shù)，大分子體系的勢(shì)函數(shù)更加復(fù)雜多樣?？梢哉J(rèn)為，正是由于復(fù)雜多樣的分子間的相互作用勢(shì)函數(shù)，決定了膠體、高分子、生物分子以及超分子體系等復(fù)雜多樣的性質(zhì)。如果把這些復(fù)雜分子體系的結(jié)構(gòu)單元作為整體，研究它們間的勢(shì)函數(shù)，可以加深對(duì)這些復(fù)雜分子體系性質(zhì)的認(rèn)識(shí)。當(dāng)前，超分子體系已成為現(xiàn)代化學(xué)研究的重要領(lǐng)域，通過設(shè)計(jì)超分子單元，可以控制超分子單元間的勢(shì)函數(shù)，制造具有神奇性質(zhì)的超分子體系。