凡作用于液體表面，使液體表面積縮小的力，稱為液體表面張力。它產生的原因是 液體跟氣體接觸的表面存在個薄層，叫做表面層，表面層里的分子比液體內稀疏，分子間的距離比液體內大些，分子間的相互作用表現為引力。就象你要把彈簧拉開些，彈簧反而表現具有收縮的趨勢。正是因為這種張力的存在，有些小昆蟲才能無拘無束地在水面上行走自如。
無機液體的表面張力比有機液體的表面張力大的多;
水的表面張力72.8mN/m(20℃);
有機液體的表面張力都小于水;
含氮、氧等元素的有機液體的表面張力較大;
含F、Si的液體表面張力zui小;
分子量大表面張力大;
水溶液:如果含有無機鹽，表面張力比水大;含有有機物， 表面張力比水小。
外因:溫度升表面張力減小;
壓力和表面張力沒有關系。
液體表面張力的測定方法分靜力學法和動力學法。靜力學法有毛細管上升法、du Noüy 環法、Wilhelmy 盤法、旋滴法、懸滴法、滴體積法、zui大氣泡壓力法;動力學法有震蕩射法、毛細管波法。其中毛細管上升法和zui大氣泡壓力法不能用來測液- 液界面張力。Wilhelmy 盤法, zui大氣泡壓力法, 震蕩射法, 毛細管波法可以用來測定動態表面張力。由于動力學法本身較復雜, 測試度不, 而前的數據采集與處理手段都不夠, 致使此類測定方法成應用的實例很少。因此, 迄今為止, 實際中多采用靜力學測定方法。
毛細管上升法
測定原理:
將支毛細管插入液體中, 液體將沿毛細管上升, 升到定度后, 毛細管內外液體將達到平衡狀態, 液體就不再上升了。此時, 液面對液體所施加的向上的拉力與液體向下的力相等。則表面張力 :γ=ρghr/(2cosθ)
式中γ為表面張力, r 為毛細管的半徑, h 為毛細管中液面上升的度, ρ為測量液體的密度, g 為當地的重力加速度, θ為液體與管壁的接觸角。
Wilhelmy 盤法
用鉑片、云母片或顯微鏡蓋玻片掛在扭力天平或鏈式天平上, 測定當片的底邊平行面剛好接觸液面時的壓力, 由此得表面張力, 公式為:
式中,W 總為薄片與液面拉脫時的zui大拉力,W片為薄片的重力, l 為薄片的寬度, 薄片與液體的接觸的周長近似為2l, φ為薄片與液體的接觸角
懸滴法
懸滴法是根據在水平面上自然形成的液滴形狀計算表面張力。在定平面上, 液滴形狀與液體表面張力和密度有直接關系。由Laplace公式, 描述在意的點P 曲面內外壓差為:
式中R1, R2 為液滴的主曲率半徑; z 為以液滴點O 為原點, 液滴表面上P 的垂直坐標; P0 為點O 處的靜壓力。
定義:S= ds/de
式中de 為懸滴的zui大直徑, ds 為離點距離為de 處懸滴截面的直徑
式中b 為液滴點O 處的曲率半徑。此式zui早是由Andreas, Hauser 和Tucker[15]提出, 若相對應與懸滴的S 值得到的1/H 為已知, 即可求出表( 界) 面張力。應用Bashforth-Adams 法, 即可算出作為S 的函數的1/H 值。因為可采用定期攝影或測量ds/de 數值隨時間的變化, 懸滴法可方便地用于測定表( 界) 面張力。
滴體積法
當滴液體從毛細管滴頭滴下時, 液滴的重力與液滴的表面張力以及滴頭的大小有關。Tate提出了表示液滴重力(mg) 的簡單關系式:mg=2πrγ,實驗結果表明, 實際體積比按式( 7) 式計算的體積小得多。因此Harkins 就引入了校正因子
, 則更的表面張力可以表示為:
其中m 為液滴的質量, V 為液滴體積, f 為校正因子, 可查表得到[16, 23]。只要測出數滴液體的體積, 利用( 13) 式就可計算出該液體的表面張力。
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