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在家就可以试试:面巾纸滴上酒精是不会变皱的

本帖由 漂亮的石头2015-05-26 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    为什么纸巾吸水会变皱,吸收酒精不会?

    [​IMG] Zhang Chao

    同有-OH 基团,水的沸点是 100 摄氏度,而乙醇的沸点是 78.4 摄氏度,这是因为水分子间的氢键的要比乙醇分子间的氢键强许多。

    正如各知友所提到的,纸浆的基本成份是纤维素,而纤维素之间的重要相互作用力是氢键。需要指出的是,纤维素间的氢键和乙醇分子间的氢键十分相像,都是 -CHx-OH ... OH-CHx- 。

    [​IMG](Source:http://www.lanl.gov/orgs/adtsc/publications/science_highlights_2009/2shen.pdf

    当普通纸巾遇水,纤维素间的氢键 -CH-OH ... OH-CH- 可以被水分子所取代, 从而形成更强的氢键 -CH-OH ...(OHH)n ... OH-CH-。而乙醇分子的氢键和纤维素分子的氢键强度相同,因此无法成功取代。以上只是解释的为什么普通纸巾遇水会变膨胀。

    常温常压下,水的表面张力为 72 mN/m 而乙醇的表面张力为 21.5 mN/m,这是因为乙醇是两亲分子(CH3-CH2- 基团亲油,-OH 基团亲水)而水分子不是。其结果是水的毛细现象明显,即液态水会自发的减小其表面积。因此当水分子替代纤维素之间的氢键后,由于要需要减小其表面积,从而使纸巾变皱。

    有没有办法证明以上论断是正确的?

    1)如果氢键取代机理是正确的,那么可知糖(纤维素的兄弟)在水中易溶而在酒中难溶。这似乎和我们的生活常识是相符的;
    2)如果表面张力机理是正确的,那么从同样材质的普通纸巾上取一小片,放入一碗水中,你会看到褶皱的纸片吗?不会,因为此时的情况刚好相反,任何的褶皱都会增大水的表面积。

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