精密仪器分析：接触角与表面张力、表面自由能的关系

接触角与表面张力与表面自由能：

表面上一种液体被另一种液体取代的过程称为润湿，在一般的生产实践中，润湿是指固体表面上的气体被液体取代，固体的表面被液体润湿后，就象一滴水滴在固体表面，便形成了气-液，气-固，液-固三个界面，三个界面的叫接触角，通常把有气相组成的界面叫做表面，即把气-液界面叫做液体表面，气-固界面叫做固体表面，印刷过程中，油墨，润湿液的传递过程实质就是润湿过程。

液体表面或固体表面的分子与其内部分子的受力情形是不同的，以液体为例，处于液体内部的分子，四周被同类分子所吸引，受周围分子的引力是对称的，因而相互抵消，合力为零。处于液体表面的分子，由于液体分子密度远大于气相的分子密度，致使合力不再为零，表面分子所受到的不平稳的合力，促使液体尽量收缩其表面，由于在体积一定的几何形体中球体的表面积Z小，液体都具有自动收缩其表面成为球形的趋势。

表面张力可以通过实验来证实，由于表面分子处于不平衡的合力作用下，所以相对于内部分子处于较高的能量态势，把单位表面积上的分子比相同数量的内部分子过剩的自由能叫过表面过剩自由能。所以，一种物质的比表面能与表面张力数值上完全一样，量纲也一样，但物理意义有所不同，所用的单位也不同。

固体表面的分子和液体表面分子一样，也受到不平衡的合力，比内部分子有过剩的自由能，称为固体的比表面能或表面张力，只是固体不能流动，也就无法收缩其表面

高能表面与低能表面：

按照不同物体表面比表面能大小的不同，界面化学称为高能表面和低能表面。

界面张力：

在固体-液体相接触的界面处或两种不同液体的相接触角的界面上，界面上的分子受到界面两侧不平衡的力的作用，把单位面积相界面上的两相物质的分子，各自比相同数量 的本相内部分子过剩自由能的加和值称为界面比表面能。当界面比表面能取N/m为单位时，通常称为界面张力。

影响表面张力的因素：

某纯液态物质的表面张力，通常是指该液态物质与含该物质饱和蒸气的空气相接触而言，凡能影响液体性质的因素，对表面张力皆有影响。

1 表面张力与物质的本性有关，不同的物质，分子之间的作用力不同，而表面张力是分子之间相互作用的结果，故分子之间作用力越大，表面张力也越大，一般来说极性液体，例如水，有较大的表面张力，而非极性液体的表面张力则较小，构成固体的物质粒子间的作用力远大于液体的，所以固态物质一般要比液态物质具有更大的表面张力。

2 表面张力与接触角的性质有关。在一定条件下，同一物质的不同性质的其它物质接触时，表面层分子所外的力场不同，故表面张力出现明显的差异。

3 表面张力与温度的影响，同一物质的表面张力因温度不同而异，当温度升高时物质的体积膨胀，分子间的距离增加，使分子之间的相互作用减弱，所以当温度升高时，大多数物质的表面张力都是逐渐的在减少，在是多大的温度范围内，两者近似听不到线性关系 。