表面张力与表面自由能

      液体表面最基本的特性是倾向于收缩，这表现在当外力的影响很小时小液滴趋于球形，如常见的水银珠和荷叶上的水珠那样。一定成分的液体在一定的温度压力下有一定的表面张力，最常见的液体是水，25°C时水的表面张力为72mN/m。各类有机化合物中，具有极性的碳氢化合物液体的表面张力大于相应大小的非极性碳氢化合物的表面张力，有芳环或共轭双键的化合物比饱和碳氢液体的表面张力高。同系物中，相对分子质量较大者表面张力较高。若碳氢化合物中的氢被氟取代形成碳氟烃，其表面张力将远远低于原来的碳氢液体。液体的表面张力还和温度有关，温度上升表面张力下降。一些典型的液体表面张力数据列于下表。

     那么，液体为什么会有表面张力和表面自由能呢?考虑一种液体与其蒸气平衡的体系。液体的分子间的距离虽不固定，但有一定的平均值。维持这平均距离不使液体分子借热运动而飞散，全靠液体分子间的相互吸引作用。这种相互作用是短程的，只存在于有限距离内的分子之间。在液体内部，每个 分子所受周围分子的吸引是各向同性的，就同一分子而言，所受合力为零。故处于溶液内部的分子可以自由运动。处于表面的分子则不同。即使在液体与它的蒸气成平衡的情况下，由于气相密度小得多，表面分子从气相方面受到的吸引也小得多。