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。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,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: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。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;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。
水滴的形成是由于接触角无误了。形成水滴说明接触角小啊,一般干净的试管得表面是能让水成膜附着的,既然成水滴存在说明有别的物质存在,改变了试管表面和和水形成的接触角很简单的解释:玻璃是亲水的,亲水的意思就是,水会贴着玻璃,所以干净(纯玻璃,表面无杂质)玻璃表面不会有水滴。题主细心可以发现,洗干净的玻璃表面上不断滴水,水会均匀分布,而不干净的玻璃表面滴水会感觉有些地方水“不愿意去”。至于原理就是表面张力的原理了。






