液体

化学

yè tǐ

液体是一种具有确定体积但没有固定形状的物质状态;其粒子靠得很近,但能相互滑动。

Visualization

Definition

液体是一种具有确定体积但没有确定形状的物质状态,因为它的粒子被吸引力聚拢在一起,却又有足够的能量相互滑动,而不是被锁定在固定位置。液体能够流动,会呈现容器的形状,而且几乎不可压缩;描述液体行为的物理量包括粘度(对流动的阻力)和表面张力(表面收缩的倾向),两者都会随着氢键、偶极-偶极吸引力和色散力等分子间作用力的增强而增大。液体的蒸气压,即与液体处于平衡的蒸气所具有的压强,会随温度升高而增大,直到在沸点处等于外部压强;液态只存在于相图中三相点与临界点之间的区域,在这个区域内,热能与分子间吸引力大致相当,因此粒子只保持短程有序,而没有固定位置,也没有长程有序。

Example

蜂蜜比水更粘稠,流动缓慢;水的表面张力强到足以让一枚回形针浮在水面上,也让水黾能在池塘表面行走;汞是一种室温下呈液态的金属,熔点为 $-38.8^\circ\text{C}$。水在 $25^\circ\text{C}$ 时的表面张力为 $72\text{ mN/m}$,是常见液体中最高的之一,因为每个水分子最多能形成四个氢键;相比之下,只有一个 $OH$ 基团的乙醇表面张力为 $22\text{ mN/m}$,完全没有氢键的己烷则只有 $18\text{ mN/m}$。

Key Insight

液体中粒子的间距和固体中大致相当,这就是为什么同一种物质作为液体或固体时所占的体积几乎相同,而作为气体时所占的体积却要大上数百倍。液体也是理论上最难建模的状态:气体之所以简单,是因为其粒子很少相互作用;晶体之所以简单,是因为它具有周期性结构;而液体却同时具有高密度和无序性,所以其结构只能用统计方法来描述,而无法给出精确解。