表面活性剂是什么？一本揭示化学奥秘的书籍

什么是表面活性剂？它和洗涤剂、化妆品有什么关系？其实，我们每天都在使用各种表面活性剂，如肥皂、洗衣粉等。为什么把它们叫做表面活性剂呢？这还得从水的表面张力说起。

图6．1．1 水的表面张力示意图

如图6．1．1所示，在水槽内的水面下任取一个水分子A，它会受到来自四面八方的水分子对它的作用力，由于所受四周邻近相同分子的作用力是对称的，各个方面的力彼此抵消，合力等于零；但是水的表面层的分子（如B），它会受到来自下方水分子的作用，但上方却没有水分子作用，最终它受到一个将它拉向下方的合力。

所有液体表面的分子都会被“拉”下去，然而，物体不可能没有表面，于是表面缩小到不可能再小为止，所以液体表面都有自动收缩成最小表面的趋势。反过来说，如果要把一个分子从内部移到界面，就必须克服体系内部分子的拉力而对体系做功，这就称为表面功。或者说表面上存在一种张力，这就是表面张力。

图6．1．2所示的实验可以演示表面张力的存在。

图6．1．2 金属丝环和软丝线圈浸入肥皂液中的状态(www.xing528.com)

在图6．1．2中，有一个金属丝环，环上系有一个丝线圈，把金属环连同丝线圈一起浸在肥皂液中，取出后环中形成一层液膜。这时丝线圈在液膜上可以自由游动，如图6．1．2（a）所示。如果把丝线圈内的液膜刺破，丝线圈即被弹开形成圆形，如图6．1．2（b）所示，就好像液面对丝线圈沿着环的半径方向有向外的拉力一样，如图中箭头所指。由此可以推测，当丝线圈内液膜未被刺破时，丝线也同样会受到拉力，只是由于丝线两侧均有液膜，其拉力相互抵消。

图6．1．3 荷叶上的水珠

生活中表现出表面张力的例子有很多，例如，水在荷叶上会形成水珠（见图6．1．3），雨水的形状也是水珠，为什么不是别的形状呢？这是因为同样体积的情况下，球形的外表面积最小。水力图保持表面积最小，于是成为球形。

物理学中把这种导致液体表面具有自动缩小趋势的收缩力称为表面张力。表面张力是物质的特性，其大小和温度与界面两相物质的性质有关。