先上結(jié)論：因?yàn)樗?表面?存在張力?。

?分子間作用力

要理解水的表面張力，先要明確這么一個(gè)概念：分子間作用力。

分子間作用力，又稱范德華力（van der Waals force）。是存在于中性分子或原子之間的一種電性吸引力。分子間作用力有三個(gè)來(lái)源：①極性分子的永久偶極矩之間的相互作用。②一個(gè)極性分子使另一個(gè)分子極化，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極矩并相互吸引。③分子中電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生瞬時(shí)偶極矩，它使鄰近分子瞬時(shí)極化，后者又反過(guò)來(lái)增強(qiáng)原來(lái)分子的瞬時(shí)偶極矩；這種相互耦合產(chǎn)生靜電吸引作用，這三種力的貢獻(xiàn)不同，通常第三種作用的貢獻(xiàn)最大。

———《中國(guó)大百科全書(shū)》總編委會(huì)．《中國(guó)大百科全書(shū)》．《中國(guó)大百科全書(shū)》出版社，2009

關(guān)于分子間作用力的組成、產(chǎn)生原因等十分復(fù)雜，今天并不去過(guò)多介紹。不過(guò)我們需要了解的是，在分子間作用力的影響因素中，分子間距是極其重要的一個(gè)。兩者具體的關(guān)系如下圖所示：

分子間作用力隨分子間距變化曲線

從圖中我們可以觀察得到：分子間距較小時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為斥力；分子間距較大時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為引力。

?水的表面張力

在水的內(nèi)部，分子間距普遍大于上圖?中?的?r0，于是平時(shí)，各個(gè)水分子之間互相拉著對(duì)方，平安無(wú)事。

但在水的表面情況就不一樣了，表面的水分子只受到內(nèi)部的其他水分子向里的拉力，所有水分子爭(zhēng)先恐后向里擠的結(jié)果就是使整個(gè)水滴呈現(xiàn)一個(gè)球形。

球形水滴

就好比?橄欖球比賽?，當(dāng)?所有人?都想?搶中間?的?球?，每個(gè)人?都想?往?中間擠?，最終?大家?一定會(huì)?呈現(xiàn)?一個(gè)圓形?。

那么問(wèn)題來(lái)了?，為什么表面的水分子只收到向里的拉?力呢？?jī)蓚€(gè)原因：

表面的水分子外面只有空氣分子，而空氣分子之間隔的太遠(yuǎn)了，以至于分子間作用力基本為零，無(wú)法影響到表面的水分子；

表面的水分子太活潑，許多都躍出了水面，導(dǎo)致表面水分子減少，更加抵擋不住內(nèi)部水分子的吸引力。

這就是水滴是球形的原因啦。

?浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)

水表面張力能解釋的現(xiàn)象有很多，比如清晨荷葉上的露珠，比如毛細(xì)現(xiàn)象。又或者?中學(xué)化學(xué)都學(xué)到過(guò)試管內(nèi)的水液面并不是水平的，而是向下凹陷的。

視線與凹液面最低處水平

這是為什么呢？按照剛才的理論，水想要變成球型，上液面不應(yīng)該是凸出來(lái)的嘛？

這是因?yàn)樗畬?duì)于玻璃來(lái)說(shuō)是浸潤(rùn)液體，即玻璃分子喜歡和水分子在一起。兩個(gè)人關(guān)系好，拉力強(qiáng)，所以器壁附近本該被內(nèi)部水分子拉下去的表層水分子，在器壁的拯救下留了下來(lái)，相應(yīng)的，中間的水分子沒(méi)有器壁的拯救，就自然凹了下去。

那有沒(méi)有玻璃分子不喜歡的人呢？當(dāng)然，水銀分子相對(duì)于玻璃就是非浸潤(rùn)液體，所以我們會(huì)觀察到，沒(méi)有器壁玻璃分子的拉力，試管內(nèi)的水銀液面就?是凸出來(lái)的。

水液面和水銀液面

好了，這就是水表面張力的解釋，如有錯(cuò)誤還請(qǐng)指正！