Поверхностное натяжение и природа вещества

Поскольку поверхностное натяжение является результатом нескомпенсированности межмолекулярного взаимодействия вразных фазах, оно определяется разностью интенсивности взаимодействия молекул внутри каждой фазы и взаимодействия молекул различных фаз. Интенсивность молекулярных взаимодействий внутри фазы в теории поверхностных явлений обычно обозначают термином «полярность». Полярность вещества в очень большой степени связана с такими параметрами, как дипольный момент молекул, диэлектрическая проницаемость, поляризуемость молекул, способность к образованию водородной связи между молекулами. Однако существенное значение играют также плотность вещества, геометрия строения молекул, ориентация молекул в поверхностном слое, определяющая направление силовых полей, возможная взаимная растворимость граничащих фаз, их химическое взаимодействие.

Экспериментальные методы определения поверхностного натяжения применимы к двухфазным системам с легкоподвижной, обратимо изменяемой поверхностью раздела газа с жидкостью или двух несмешивающихся жидкостей. Как правило, они основаны на измерении силы, уравновешиваюшей поверхностное натяжение. Прямое определение поверхностной энергии твердых тел невозможно, и величина s для них оценивается лишь косвенно.

Самое малое поверхностное натяжение характерно для сжиженных инертных газов, поскольку симметричные молекулы их обладают ничтожной поляризуемостью. Поверхностное натяжение органических жидкостей возрастает с увеличением их полярности. Вода обладает очень большой величиной поверхностного натяжения по сравнению с другими жидкостями, что связано со склонностью воды к образованию водородных связей.

Еще выше поверхностное натяжение расплавленных солей и металлов, для которых характерна ионная связь, например:

жидкий гелий                             Т = –270,5 ˚С                  s×103, Дж/М2 – 0,30

гексан                                                      (20)                                                             9,8

фенол                                                      (20)                                                             42,3

вода                                                         (20)                                                             72,7

расплав NaCl                                           (810)                                                           113

жидкое железо                                        (1515)                                                         1880

Поверхностная энергия твердых тел, определяемая косвенными методами, оказалась существенно большей, чем в случае жидкостей.