五彩繽紛的肥皂泡泡飄在空中,相當美麗.你是否知道為什么肥皂可以吹泡泡,但普通的自來水就不行呢?
首先,我們必須明確液體主要是由很多液體分子所組成的.在液體表面有一種張力,盡管叫“張”力,它卻可以讓液體分子靠得更緊.我們在吹泡泡時,肥皂水的張力就可以使泡泡那層薄薄的液體膜不破碎,并且緊緊地裹住里面的空氣.因為受到表面張力的作用從而使得泡泡內部的空氣比外面的大氣壓大.因此肥皂泡吹好后,它就會自動慢慢向外擴張,一直到破碎消失.溶液表面張力越大,吹入的空氣量就會越多,泡泡的體積也就會越大.
肥皂的成分大多是硬脂酸鹽,它是一種相當大的有機分子,而且比水分子大許多.有了肥皂的成分以后,液體分子之間的引力就會很大.由于硬脂酸鹽分子“身大力不虧”,因此肥皂水的表面張力通常要比水分子的表面張力大許多.當我們把空氣吹進肥皂水時,空氣盡管擠占了相當大的空間,可是硬脂酸鹽分子長長的“胳膊”仍然緊緊地挽在一起.只要張力還可以抵抗內部空氣壓力,肥皂泡就不會破碎.反之,對于表面張力相當小的水分子,根本不可以抵抗大氣壓力,從而無法形成泡泡.
假如我們向肥皂水里加些糖,因為糖也是有機大分子,而且比硬脂酸鹽分子的結合力還要大.因此加過糖的肥皂水具有更大的表面張力,可以吹出很大的泡泡.假如我們向肥皂水里加些醋,醋里所含的醋酸就會與硬脂酸鹽分子反應,從而使肥皂水表面張力變小,還可以吹出較小的泡泡.
多相體系中相之間存在著界面.習慣上人們僅將氣-液,氣-固界面稱為表面.
通常,由于環(huán)境不同,處于界面的分子與處于相本體內的分子所受力是不同的.在水內部的一個水分子受到周圍水分子的作用力的合力為0,但在表面的一個水分子卻不如此.因上層空間氣相分子對它的吸引力小于內部液相分子對它的吸引力,所以該分子所受合力不等于零,其合力方向垂直指向液體內部,結果導致液體表面具有自動縮小的趨勢,這種收縮力稱為表面張力.將水分散成霧滴,即擴大其表面,有許多內部水分子移到表面,就必須克服這種力對體系做功——表面功.顯然這樣的分散體系便儲存著較多的表面能.
表面張力是物質的特性,其大小與溫度和界面兩相物質的性質有關.