同学们，本栏目是对你们学过的知识和生活中常见问题的归纳。其中，有一些共性问题，也许你会需要哦！

让我来帮你解决常见问题！

问题一：举例说明纯液体、溶液和固体是分别以什么方式自发地降低表面能以达到稳定态？

回答：

表面积的缩小和降低表面张力是自发地降低表面能的两种方式：纯液体自发地降低表面能只有一种方式，就是尽量缩小表面积。例如，空气中小水滴、草叶上的露水呈现球形来縮小表面积。

-溶液自发地降低表面能有两种方式：一种是收缩减少表面积；另一种是调节表面层的浓度来降低比表面自由能(即表面张力)。例如，丙醇、乙酸乙酯、烷基硫酸酯盐、烷基苯碱酸盐的水溶液发生表面正吸附，即表面浓度大于本体浓度，而H₂SO₄、KOH、蔗糖、甘露醇等水溶液发生表面负吸附，即表面浓度小于本体浓度。

固体通过表面吸附气体、液体来降低表面能以达到稳定态。例如CO₂在硅胶上、水蒸气在粗孔硅胶上吸附；制糖中用活性炭吸附糖液中杂质而得到白糖。

问题二：什么是表面功、表面能、表面自由能、比表面自由能、表面张力？

回答：

在一定温度下，表面层分子受到一个指向内部的拉力，因此要把内部分子移到表面上，就必须克服这个拉力对系统做功，这个功叫表面功，表面功转化为能量，使表面层分子势能增加，因此表面层分子比内部分子的能量多，物质表面上分子比内部分子多出来的能量称为表面能，在等温等压、组成不变时,可逆使表面积增加dA所需要对系统作的非体积功，该功与系统自由能增加值相等，这样条件对系统做的功转变成表面能称为表面自由能单位表面积上的自由能称为比表面自由能。垂直作用于单位长度相表面上沿着相表面的切面方向的收缩力，称为表面张力。

问题三：影响纯液体的表面张力的因素有哪些？

回答：

由于纯液体表面层分子受力不平衡，受到一个指向内部的拉力，表面层分子有进入液体内部的趋势，因此纯液体的表面张力首先与液体本性有关；其次与表面相接触的另一相的本性有关，液一气表面张力与液一固表面张力就不同；再者，液体的温度不同，分子运动激烈程度不同，分子之间的作用力不同。因此纯液体的表面张力还与温度有关，温度升高表面张力减小，当温度达到临界温度时，纯液体的表面张力为零。

问题四：在自然界中，为什么气泡、小液滴都呈球形？举例说明这种现象在实际生活中有什么应用？

回答：

液膜和液体的表面都存在表面自由能，在等温、等压的条件下，表面自由能越低，系统越稳定。所以，为了降低表面自由能，液体表面都有自动收缩到最小的趋势，而球形是相同体积的物体具有表面积最小的一种形状，所以气泡和小液滴都呈球形。

利用这种现象可以制备固体小球体，例如制备小的玻璃珠，可以首先将玻璃加热成熔融状态，然后用一定孔径的喷头，将熔融状态的玻璃喷入冷却液(一般是用重油)中，小的玻璃液滴在降落的过程中会自动收缩成球状，制备球形硅胶，也是用这种方法，将熔融状态的硅酸凝胶喷入水中而制成的。

问题五：用同一支滴管缓慢滴出相同体积的苯、纯水和NaCl水溶液，滴出的滴数是否相同？哪种液体滴数最多，哪种液体滴数最少？

回答：

滴出的滴数是不相同的，因为液滴的大小与表面张力有关，在相对密度相差不大的情况下，通常表面张力越大的液体，在滴管下端能悬挂的液滴的体积也越大，滴出相同体积的滴数就少。NaCl水溶液表面张力最大，苯的表面张力最小，所以苯滴出的滴数最多，NaCl水溶液滴出的滴数最少，若液体相对密度相差很大，则还要考虑相对密度的影响。

问题六：下面说法是否正确？为什么？

（1）只有在比表面积很大时才能看到明显的表面现象，所系统表面积增大是表面张力产生的原因。

（2）液体在毛细管内上升或下降取决于该液体的表面张力的大小？
（3）由于溶质在溶液的表面上产生吸附，所以溶质在溶液表面层发生富集。

回答：

（1）错误，表面张力产生的原因是处于表面层的分子与处于内部的分子受力情况不同所致，不是因表面积增大而产生的。

（2）错误，液体在毛细管内上升或下降取决于该液体能否对毛细管壁润湿,润湿就上升不湿就下降，上升或下降的高度才与表面张力大小有关。

（3）错误，若无机盐等非表面活性剂溶于水，水溶液表面张力升高，它们在表面层发生负吸附，溶质不是在溶液表面层富集，而是表面层浓度低于内部浓度。

问题七：在滴管口的液体为什么必须给橡胶乳头加压时液体才能滴出，并且液滴呈球形？

回答：

因为液体对滴管是润湿的，在滴管下端的液面呈凹形，即液面的附加力是向上的，液体不易自动从滴管滴出，要使液滴从管端滴下，必须要在橡胶乳头加以压力，这压力要大于附加压力，此压力通过液柱而传至管下端液面而超过凹形表面的附加压力，使凹形表面变成凸形表面，最终使液滴滴下，刚滴下的一瞬间，液滴不成球形，上端呈尖形，这时液面各部位的曲率半径都不一样，不同部位的曲面上所产生附加压力也不同，这种不平衡的压力迫使液滴自动调整成球形，减少表面积降低能量，所以液滴呈球形。

问题八：一个飘荡在空气中的肥皂泡上所受的附加压力与普通球面比较,大小如何？

回答：

肥皂泡有内、外两个球形表面，曲面上附加压力的方向都指向曲面的球心，若忽略肥皂膜的厚度，外表凸球面和内表凹球面的曲率径近似看成相等，则肥皂泡上所受的总的附加压力是普通球面附加压力的两倍。

问题九：什么是毛细管现象？研究毛细管现象有什么作用？

回答：

把毛细管插入液体中，液体在毛细管内上升或下降的现象称作毛细管现象，研究毛细管现象可以测量液体的表面张力，可以解释早上露珠在植物叶面上呈现的道理，解释多孔固体表面吸附气体与溶液的道理，说明农民锄地保墒的道理，等等。

问题十：试用表面化学原理解释下列问题：（1）用AgI和干冰进行人工降雨有何异同？（2）为什么在进行蒸馏实验时要在蒸馏烧瓶中投入一些沸石？ （3）定量分析中的“陈化”过程的目的是什么？

回答：

（1）用AgI和干冰进行人工降雨的相同点：由于微小水珠的蒸气压很大，高空中水蒸气达到相当高的过饱和程度时还不会凝结成水滴，这时向其中喷洒干冰或AgI固体小颗粒，都可以成为水的凝结中心，它们的半径比较大，水蒸气可以迅速在其表面上凝结成水滴，水珠大了就落下来成降雨。 AgI和干冰形成凝结中心的不同点：AgI是极性固体，水又是极性分子，水很容易吸附在AgI的表面上，而干冰(CO₂)是非极性固体，水不易吸附在其表面上，另外干冰又会部分升华成气体，因此干冰的人工降雨效果不如AgI，目前人工降雨都用AgI晶体。

（2）有机蒸馏时投入沸石是为了防止液体过热发生爆沸，因为沸石是多孔性物质，在孔中贮存有气体，加热时这些气体逸出成为小气泡，是新相(气相)的种子，绕过液体产生微小气泡的困难阶段，降低了液体的过热程度，不会发生爆沸现象。

（3）定量分析中的“陈化”过程是降低溶液的过饱和程度，因为新产生的固体是小晶体，而小晶体的溶解度很大，这样新生的小晶体在溶液中往往呈现过饱和程度状态，“陈化"过程，小晶体变成大晶体，溶解度降低，溶液中细小的晶体颗粒就会凝结到晶体，降低溶液的过饱和程度。

问题十一：在一个抽成真空的玻璃容器中，放有大小不等的圆球形汞滴，试问经长时间的恒温放置后，将会出现什么现象？

回答：

发生的现象是小的汞滴消失，大的汞滴变更大，因为小汞滴的蒸气压比大汞滴的蒸气压要大，当玻璃容器中的汞蒸气压力对大汞滴已达到饱和时，但对小汞滴还没有达到饱和，小汞滴就要挥发成汞蒸气，汞蒸气就会在大汞滴表面上凝聚。这样小汞滴不断挥发成汞蒸气，汞蒸气又在大汞滴表面上不断凝结，因此小汞滴逐渐变小，大汞滴逐渐变大，直到小汞滴消失。

问题十二：一支玻璃毛细管分别插入25 ℃和75 ℃的水中，则毛细管中的水面哪个高一些，为什么？

回答：

插入25℃的水里，水面上升得高一些，因为水的表面张力随温度升高而降低。25℃的水表面张力比75℃的水要大一些，水表面张力大，水在毛细管中上升得高一些。

问题十三：在三通活塞的两端各吹一个大肥皂泡与一个肥皂小泡，若打开中间活塞让左右两端相通，两个肥皂泡的大小有何变化？说出变化的原因及平衡时两泡的曲率半径的比值。

回答：

小泡变小，大泡变大，直到两边气泡的曲率相等，达到平衡，其原因肥皂泡是曲面，表面上存在指向曲面球心的附加压力，半径越小曲率越大，附加压力越大。小泡的半径小，受的附加压力比大泡的大，则小泡内部的平衡压力也比大泡内部的平衡压力大，当活塞打开后，小泡内的空气向大泡内转移，所以小泡变小，大泡变大，直到小气泡收缩至细管口，其液面的曲率变大，达到与大气泡曲率相等时才停止变化达到平衡。

问题十四：什么是溶液表面吸附？表面吸附量、表面浓度、表面过剩量是否是一个概念？

回答：

当溶剂中加入溶质后，溶液通过调节溶液的表面层浓度来降低表面张力，这样使溶液表面层的浓度与本体溶液内部的浓度不相同，这种现象称为溶液的表面吸附，若溶质在表面层的浓度大于它在本体溶液中的浓度则称为正吸附，反之，则称为负吸附。

表面吸附量、表面浓度、表面过剩量是三个不同的概念，表面浓度是表面上每单位体积中所含溶质的物质的量，表面吸附量与表面过剩量是同一个概念，表面吸附量是指溶液单位表面积上与溶液内部相应部分的所含溶质的过剩量，即表面浓度与本体浓度之差对于由表面活性剂形成的溶液，由于体相浓度与表面浓度相比，其值甚小，因此可以近似认为表面浓度与表面吸附量相同。

问题十五：农民喷酒农药时，为什么要在农药中加表面活性剂？

回答：

植物有自身的保护功能，在叶子表面上有一层蜡质物，可防止被雨水润湿，避免茎叶在下雨天因淋湿变重而折断，如果农药是普通水溶液，与植物叶子表面不湿润，即接触角大于90°，药液喷在植物叶子上就会成水滴滚下，达不到杀虫效果，加表面活性剂以后，农药表面张力下降，与植物叶子表面的接触角小于90°，就能润湿植物叶子，药液喷在植物叶子表面铺展开来，害虫吃植物叶子就会被杀死，提高了杀虫效果。