Γιατί η επιφανειακή τάση του νερού υψηλότερη από το μεθάνιο;
Η δέσμευση υδρογόνου είναι μια αλληλεπίδραση διπολικού-διπολικού που συμβαίνει μεταξύ των εξαιρετικά ηλεκτροαρνητικών ατόμων (όπως το οξυγόνο ή το άζωτο) και τα άτομα υδρογόνου που συνδέονται με αυτά τα ηλεκτροαρνητικά άτομα. Στο νερό, τα άτομα οξυγόνου στο μόριο είναι εν μέρει αρνητικά λόγω της υψηλής ηλεκτροαρνητικότητάς τους, ενώ τα άτομα υδρογόνου είναι μερικώς θετικά. Αυτή η πολικότητα επιτρέπει στα μόρια του νερού να σχηματίζουν ισχυρούς δεσμούς υδρογόνου με γειτονικά μόρια, δημιουργώντας ένα συνεκτικό δίκτυο.
Τα μόρια του νερού στην επιφάνεια βιώνουν μια ανισορροπία των διαμοριακών δυνάμεων. Από τη μία πλευρά, συνδέονται με άλλα μόρια νερού εντός του υγρού, ενώ η άλλη πλευρά εκτίθεται στον αέρα ή άλλο μη αναμίξιμο υγρό. Οι ισχυροί δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων νερού στην επιφάνεια τους τραβούν πιο κοντά, ελαχιστοποιώντας την επιφάνεια και μειώνοντας την αλληλεπίδραση του νερού με το περιβάλλον. Αυτή η συνεκτική συμπεριφορά έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερη επιφανειακή τάση για νερό.
Αντίθετα, το μεθάνιο είναι ένα μη πολικό μόριο, που σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια του είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα και δεν υπάρχει σημαντική διαφορά ηλεκτροαρνητικότητας μέσα στο μόριο. Ως αποτέλεσμα, τα μόρια μεθανίου δεν έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν ισχυρούς δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους. Οι διαμοριακές δυνάμεις στο μεθάνιο είναι κυρίως δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου, οι οποίες είναι αδύναμες ελκυστικές δυνάμεις που προκύπτουν από τις προσωρινές διακυμάνσεις της πυκνότητας ηλεκτρονίων.
由于甲烷分子之间的范德华力较弱 ， 甲烷的表面张力小于水。
Επομένως, η απουσία ισχυρών διαμοριακών δυνάμεων στο μεθάνιο οδηγεί σε μια ασθενέστερη συνεκτική συμπεριφορά στην επιφάνεια του. Τα μόρια μεθανίου αντιμετωπίζουν ασθενέστερες δυνάμεις van der Waals, οι οποίες είναι ανεπαρκείς για να συγκρατούν την επιφάνεια μαζί τόσο σφιχτά όσο στην περίπτωση του νερού. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα χαμηλότερη επιφανειακή τάση για μεθανίου σε σύγκριση με το νερό.
Συνοπτικά, η υψηλή επιφανειακή τάση του νερού είναι συνέπεια της ισχυρής δέσμευσης υδρογόνου μεταξύ των μορίων του, η οποία δημιουργεί ένα συνεκτικό δίκτυο και ελαχιστοποιεί την αλληλεπίδραση του νερού με το περιβάλλον. Από την άλλη πλευρά, το μεθάνιο στερείται αυτές τις ισχυρές διαμοριακές δυνάμεις, οδηγώντας σε χαμηλότερη επιφανειακή τάση λόγω των ασθενέστερων δυνάμεων van der Waals.
