接觸角與表面張力關(guān)系

界面現(xiàn)象和吸附   任何表面都是界面，例如。一杯水的表面是氣-液界面。桌子的表面是氣-固液面。我們所說(shuō)的表面都是界面，有時(shí)這兩種名詞混用，不加以區(qū)別。膠體化學(xué)中所說(shuō)的界面現(xiàn)象，不僅要討論物體表面上會(huì)發(fā)生怎樣的物理化學(xué)現(xiàn)象以及物體表面分子或原子和內(nèi)部的有什么不同，而且還要討論一定量的物體經(jīng)高度分散后，這時(shí)表面積將急劇增大，給體系的性質(zhì)帶來(lái)怎樣的影響，例如，粉塵為什么會(huì)爆炸、小液珠為什么能成球，活性炭為什么能脫色等，這些問(wèn)題都與界面現(xiàn)象有關(guān)，界面現(xiàn)象涉及的范圍很廣，研究界面現(xiàn)象具有十分重要的意義，下面我們介紹一些基本的概念及其應(yīng)用。   表面張力和表面能 

一、凈吸力和表面張力的概念  凈吸力：分子在體相內(nèi)部與界面上所處的環(huán)境是不同的，液體表面上的某分子愛(ài)到各個(gè)方向的引力，幫分子受到一個(gè)垂直于液體表面、指象液體表面的分子有攔入液體內(nèi)部的傾向，所以任何液體表面都有自發(fā)縮小的傾向，這也是液體靚面表面出表面張力的原因 。  表面張力：為說(shuō)明表面張力的問(wèn)題，

當(dāng)球形液滴被拉平后，假設(shè)液體體積不變，這就意味著液體內(nèi)部的某些分子被拉到表面并輔于表面上，因而使現(xiàn)面積變大，當(dāng)內(nèi)部分子被拉到表面上時(shí)，同樣要受到向下的凈吸力，這表面，把液體內(nèi)部分子搬到液體表面時(shí)，需要克服內(nèi)部分子的吸引力而消耗功。因此表面張力可定義為增加單位面積所消耗的功。按能量守恒定律，外界所消耗的功儲(chǔ)存于表面，成為表面分子所具有的一種額外熱能，也稱為表面能。所以表面張力又稱為表面自由焓。 表面張力的SI單位為N/m，是作用在單位長(zhǎng)度長(zhǎng)的力。當(dāng)我們?cè)谠囼?yàn)時(shí)，擴(kuò)大肥皂膜時(shí)表面積變大，肥皂膜收縮時(shí)，表面積變小，這意味著表面上的分子被拉入液體內(nèi)部，肥皂膜收縮時(shí)，力的方向總是與液體平行和，因此，表面張力的方向也和表面平行，在活動(dòng)金屬絲收縮時(shí)，當(dāng)然有垂直作用在金屬絲框邊緣上的力，所以表面張力也可認(rèn)為是作用在金屬絲框單位長(zhǎng)度上的力。綜上所述，可以得出結(jié)論，分子間可以引起凈吸力，而凈吸力引起的表面張力，表面張力永遠(yuǎn)和液體表面相切，。

二、影響表面張力的因素， 表面張力是液體包括固體表面的一種性質(zhì)，而且是強(qiáng)度性質(zhì)。有多種因素可以影響物質(zhì)的表面張力。

 1、物質(zhì)本性，表面張力起源于凈吸力，而凈吸力取決于分子間的引力和分子結(jié)構(gòu)，因此，表面張力與物質(zhì)本性有關(guān)，例如水是極性分子，分子間有很強(qiáng)的吸引力。

 2、相界面性質(zhì)：通常所說(shuō)的某種液體的表面張力，是指該液體與含在本身蒸氣時(shí)的空間相接觸時(shí)的測(cè)定值，在與液體相接觸的另一相物質(zhì)的性質(zhì)改變時(shí)，表面張力會(huì)發(fā)生變化。在液-氣界面上，表面張力是液體分子相互吸引所產(chǎn)生的凈吸力的總和，空氣分子對(duì)液體分子的吸引可以忽略，但在液-液界面上。兩種不同的分子也要相互吸引，因而降低了每種液體的凈吸力，使新界面的張力比原有兩個(gè)表面張力蘆葦大的那個(gè)小些。

3、溫度：溫度升高時(shí)一般液體的表面張力都降低。溫度升高，表面張力降低的定性解釋，是因?yàn)闇囟壬邥r(shí)物質(zhì)膨脹，分子間距離增大，故吸引力減弱，當(dāng)然也可用溫度升高時(shí)氣-液兩相的密度差別減小這個(gè)事實(shí)來(lái)說(shuō)明。

4、壓力：從氣-液兩相密度差和凈吸力考慮，氣相壓力對(duì)表面張力是有影響的，因在一定溫度下液體的蒸汽壓不變，因此研究壓力的影響只能靠改變空氣或惰性氣體的壓力來(lái)進(jìn)行，可是空氣和惰性氣體都在一定程度上特別是在高壓下溶于液體并為液體所吸收，當(dāng)然也有部分氣體在液體表面上吸附，而且壓力不同，溶解度和吸附量也不同，故用改變空氣或惰性氣體壓力所測(cè)得的表面張力變化應(yīng)是包括溶解、吸附，壓力等因素的綜合影響。

 三、測(cè)定液體表面張力的方法 1、毛細(xì)管上升法：當(dāng)干凈的玻璃毛細(xì)管插入液體中時(shí)，若此液體能潤(rùn)濕毛細(xì)管壁，則因表面張力的作用，液體沿毛細(xì)管上升，直到上塔尖的力被液注的重力所平衡而停止上升，這時(shí)測(cè)得液柱上升高度便能計(jì)算表面張力。

 2、環(huán)法：通常用鉑絲制成圓掛環(huán)，將它掛在扭力秤上，然后轉(zhuǎn)動(dòng)扭力絲，使環(huán)緩緩上升。這時(shí)拉起來(lái)的液體吃不開(kāi)圓筒時(shí)形，當(dāng)環(huán)與液面突然脫離時(shí)，所需的拉力，它和拉起液體的重力想等，也和沿環(huán)周圍的表面張力反抗向上的拉力相等，因?yàn)橐耗び袃?nèi)外兩面。

 3、氣泡z大壓力法：試驗(yàn)時(shí)令毛細(xì)管管口與被測(cè)液體的表面接觸，然后隨著毛細(xì)管內(nèi)外壓差的增大，毛細(xì)管口的氣泡慢慢長(zhǎng)大，泡的曲率半徑開(kāi)始時(shí)從大變小，直到形成半球形。本方法與接觸角無(wú)關(guān)，也不需要液體密度數(shù)據(jù)，而且裝置簡(jiǎn)單，測(cè)定迅速，因此被廣泛利用。

 四、測(cè)定固體表面張力的方法。 液體的表面張力主要是通過(guò)擴(kuò)大表面積來(lái)實(shí)現(xiàn)的，固體有表面當(dāng)然也應(yīng)該有表面張力，但固體不同于液體，固體內(nèi)部的原子或分子不像液體那樣可以自由移動(dòng)，因此固體表面張力的測(cè)定很困難，現(xiàn)在晟鼎公司研發(fā)生產(chǎn)的表面張力儀很好的解決這一問(wèn)題。