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还能记得初中学的洗净试管标准?可不一定知道这个

本帖由 漂亮的石头2015-08-14 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    为什么说试管洗净的标准是不聚成液滴?

    [​IMG] 知乎用户

    首先,要从为什么水会浸湿玻璃(而水银不会)开始讲起。物理化学中,衡量液体是否浸润固体的标准叫做接触角,一图流解释它的概念。

    [​IMG]

    这三个箭头代表固 - 气界面、液 - 气界面和固 - 液界面的界面张力,显然,左边代表接触角小于 90 时的浸润现象,右边是接触角大于 90 时的不浸润现象。

    实验室里的试管一般是用硅酸盐玻璃或者石英玻璃制成的,主要成分都是二氧化硅,它以硅氧四面体的形式存在,大概是这样的:

    [​IMG]

    在玻璃表面处,硅氧四面体中的氧就暴露在外面,由于没有对应的原子与其连接,这些氧就具有额外的能量——表面能。然而,这些氧原子与水之间有氢键等各种各样较强的分子间作用力,一旦有水沾上,那么氧原子与水结合后就把水“抓”在了固体表面,因为暴露而额外增加的表面能受与水之间的作用力影响在一定程度上得到了补偿——固液界面的界面能比固体的表面能更小啦。回到上面那个图,稍有高中数学常识的人都能根据矢量运算规则从那个图里看出表面化学中很重要的杨氏方程:[​IMG]当液 - 固界面的界面能——γ(sl)减小,那接触角自然就减小,也就是浸润,这就是玻璃能被水浸润的原理。

    当然,如果玻璃的表面粘着什么脏东西,这些脏东西显然会把水分子和玻璃的表面原子隔开,这样一来玻璃表面的氧原子就抓不住水啦,如果脏东西也抓不住水——一般都是抓不住的,各种油啊有机物啊什么的——那自然也就没法浸润,水就在表面张力之下自发聚集成了水滴(水:我在玻璃上铺展有利于降低体系能量,在你表面上铺展反而浪费能量,老娘还不如自己玩去╰( ´◔ ω ◔ ‘)╯)

    另外,洗试管的时候如果使用了洗涤剂,脏东西洗干净了,但是洗涤剂没洗干净的话,也会发生水的聚集成滴现象——还记得表面活性剂的结构吗?

    [​IMG]

    亲水基团虽然叫做“亲水”,但不光是亲水,由于是极性基团,与玻璃表面的氧也会有作用力,于是没冲干净的洗涤剂会在玻璃表面排排坐吃果果,啊呸,排成亲水基向里、亲油基向外的形式——亲油基嘛,也是抓不住水的!自然水也就会在其表面滚来滚去,聚集成滴啦。

    。的理道有没是不准标个这,以所

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