繼做涼皮（聽說高分子學(xué)得好的人涼皮做得也好吃？是的沒錯！）之后，我們發(fā)現(xiàn)，化學(xué)好的人，好像杯子也能刷得更干凈。
想必很多人都有被“化學(xué)口訣”支配的恐懼。
你也許還記得，化學(xué)老師常常念叨：清洗玻璃容器時，如果容器表面既不掛滿水珠，上面的水又不成股流下，就證明容器洗干凈了。
不過，小編相信，大多數(shù)人只是記住了這個規(guī)律，但是并不明白其中隱藏的原理。下面，就讓我們看看其中的科學(xué)原理到底是什么。
浸潤與不浸潤
大家都有過去公園觀賞荷花的經(jīng)歷。如果你仔細(xì)觀察的話會發(fā)現(xiàn)，荷葉表面的水滴通常是飽滿圓潤的球狀小水珠的形態(tài)，很容易隨葉片擺動而滾落。
其他植物葉片，尤其是枯黃葉片上面的水滴則通常一灘灘地附著在葉子表面，大體上呈半橢球狀。
同樣的水，是什么原因?qū)е铝怂鼈冃螒B(tài)上的差異呢？
其實，這種現(xiàn)象在物理學(xué)上叫浸潤與不浸潤，由接觸角的大小來區(qū)分。
接觸角指液體、固體表面、空氣三者接觸處，彎曲的液面與固體表面所形成的角，如下圖所示。
液體滴在某些表面時，接觸角較小，幾乎貼合在固體表面，這種現(xiàn)象叫做浸潤；而有些液體滴在固體表面時，接觸角較大，呈近似的球狀，這種現(xiàn)象叫做不浸潤。
水在荷葉上不浸潤正是因為荷葉表面有一層疏水的蠟質(zhì)，并且還分布著許許多多納米級的小顆粒，這種結(jié)構(gòu)可以有效增加水滴的接觸角。
液體浸潤與否除了與固體表面的材質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，還會受到液體種類和固體表面雜質(zhì)的影響。
一般而言，純水與干凈玻璃之間的接觸角不會大于90°。這時，水可以很好地貼合在玻璃表面，不會形成近似球狀的水珠。
不過，一旦玻璃沾染上了雜質(zhì)與污物，接觸角就會大幅度增加。當(dāng)接觸角大于90°時，玻璃表面的水就會呈明顯的水珠狀。如果水珠中聚集的水較多，水珠的重量較大，就會成股地沿著玻璃表面流下。
講到這里，想必小伙伴們就理解了為什么化學(xué)老師總是說“既不凝結(jié)成水珠，又不成股流下”就算洗干凈了。
凝結(jié)成水珠和成股流下意味著水與玻璃表面的接觸角大于90°，而接觸角大于90°意味著玻璃表面附著有污物和雜質(zhì)，說明玻璃沒有被洗干凈。
分子力——浸潤的本質(zhì)
前面，我們用物理中的浸潤與不浸潤現(xiàn)象弄明白了玻璃杯怎樣才算干凈。但是好奇的小伙伴們一定想問，浸潤的本質(zhì)是什么呢？這種現(xiàn)象究竟是怎么產(chǎn)生的呢？
下面，我們就一起進(jìn)入微觀世界，看看固體與液體表面到底發(fā)生了什么？
我們知道，大多數(shù)物質(zhì)是由分子或原子構(gòu)成，分子或原子之間并不是相互獨(dú)立的，它們彼此間存在著相互作用，這種相互作用叫做分子力，就好像有一根無形的彈簧將每個分子連接了起來。
液體內(nèi)部分子的四面八方都有其他分子與它相鄰，這個分子自然也會受到來自四面八方其他分子的分子力。
這些分子力的大小幾乎相同，方向又各異，因此對于一個向左的分子力，我總能找到一個與之對應(yīng)的大小近似相同，方向向右的力與它抵消。
同理，任何方向的一個分子力，都可以被與之對應(yīng)的另一個反向的分子力抵消。由于這種抵消作用，整體上看，液體內(nèi)部的分子幾乎是不受力的。
然而，液體界面上的情況就完全不同了。對于界面上的一個分子來說，一側(cè)是與它相同的億萬個分子，鄰近的每一個分子都會用分子力緊緊地拉住它。
而這個分子的另一側(cè)卻是空空蕩蕩的，沒有任何分子會拉住它，因此在這個方向它幾乎是不受力的。
這就意味著液體界面上的每一個分子都會受到一個很強(qiáng)的向液體內(nèi)部的力，這個力是液體內(nèi)無數(shù)個分子拉著它的分子力的總和，我們將其稱為表面張力。
在表面張力的作用下，液體表面會自然地向內(nèi)收縮，使其表面積趨于最小，即形成球狀（同等體積球體表面積最小），微觀上看這是由于液體內(nèi)部的分子都在用力向內(nèi)拉著表面上的分子的緣故。
以上是一個孤立的液滴內(nèi)的情形，那么液滴與固體交界面處會發(fā)生些什么呢？
這時，界面處的液體分子一側(cè)是無數(shù)個與它相同的液體分子，每個相鄰的液體分子都在向內(nèi)拉著它，這些拉力的總和就是前面介紹的液體表面張力。
而另一側(cè)是無數(shù)個構(gòu)成固體的分子，這些分子也會與界面處的液體分子發(fā)生相互作用，試圖把界面處的液體分子拉向自己，這些拉力的總和被我們稱為附著力。
于是，界面處的各個液體分子一邊被表面張力拽著，另一邊被附著力拽著。
液體接觸固體表面的瞬間，如果附著力大于表面張力，那么界面上的液體分子就會被緊緊拽到固體表面，使液體與固體表面之間的接觸面積增大，接觸角減小，即發(fā)生浸潤現(xiàn)象。
如果附著力小于表面張力，那么界面上的液體分子會被拉回液體內(nèi)部一側(cè)，使液體與固體表面接觸面積減小，接觸角增大，形成近似球狀的液滴，發(fā)生不浸潤現(xiàn)象。
對于水而言，構(gòu)成蠟質(zhì)物質(zhì)的烴類分子對水分子的吸引力沒有水分子之間的吸引力大，因此以石蠟為代表的疏水表面的水滴會凝結(jié)成球狀的小水珠。
構(gòu)成玻璃的各種金屬離子與原子團(tuán)對水分子的吸引力大于水分子之間的吸引力，因此水滴會緊緊地貼合在玻璃表面，通常不會形成球狀的水滴。
而一旦玻璃表面沾染了油污，界面上水分子實際接觸的不再是玻璃，而是油污的表面，油污上的烴基對水分子的吸引力遠(yuǎn)小于玻璃，于是，水滴就會在油污處聚集成小水珠，水珠較大時就會成股流下。
看到這里小伙伴們有沒有大吃一驚呢？沒想到洗玻璃杯這件生活中的小事里竟然藏著如此高深的物理原理！看似與我們毫無聯(lián)系的分子力竟然時時刻刻影響著我們的日常生活！
其實，生活中藏著的科學(xué)原理還有很多，只要你具備足夠的科學(xué)知識和一雙敏銳的眼睛，一定能在司空見慣的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)更多奇妙的道理。
