水表面张力
苏珊娜劳伦 20年8月4日 >3分钟

水的表面张力-为什么这么高?

水在室温下的表面张力约为72 mN/m,是液体中最高的表面张力之一。只有一种液体具有更高的表面张力,那就是水银,它是一种液态金属,表面张力接近500 mN/m。为什么汞的表面张力如此之高,在读完这篇简短的博客文章后也会很明显。

水的高表面张力是由强分子相互作用引起的

表面张力由于液体中分子之间的内聚相互作用而产生。在液体的体积中,分子在两边都有相邻的分子。分子在各个方向上相等地相互拉扯,造成合力为零。然而,在界面处,与液体的体积相比,液体分子只有相邻液体分子的一半。这使得分子与它两侧的分子结合更强,并对液体产生向内的合力。这种力可以抵抗表面的断裂,称为表面张力。

Figure_1

有了这个解释,所有液体都具有相同的性质,但为什么水的表面张力比乙醇高得多就很清楚了。

为了理解这一点,我们需要考虑分子间的化学键。如上所述,分子之间的内聚力引起表面张力。粘结力越强,表面张力越强。水分子中有两个氢原子通过共价键与一个氧原子结合。由于氧的高电负性,它的一侧会有很大一部分的负电荷,而氢则会带更多的正电荷。这就造成了一个分子中的氢原子和另一个分子中的氧原子之间的静电吸引。形成的键被称为氢键,它导致水分子之间有很强的内聚力和水的高表面张力。

正如博客开头所提到的,这也解释了为什么汞具有如此高的表面张力。由于汞是金属,分子之间的化学键是金属键,比氢键强得多,导致非常高的内聚力和高表面张力。

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