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膠帶為什么能粘東西,你真的了解嗎?

2019-01-19

一位朋友有一次在聊天時(shí)提到,他年幼的兒子問(wèn)了他一個(gè)荒唐的問(wèn)題,他不知道如何回答:為什么封箱透明膠帶能粘住紙片卻粘不住空氣?蘇州透明膠帶說(shuō),這個(gè)問(wèn)題看似荒唐,其實(shí)非常有趣,因為它涉及到了一個(gè)很重要也是很基本的問(wèn)題,那就是什么是膠,膠是如何粘住物體的?

我們知道,所有的化合物都是由不同元素的原子所組成,但僅有原子還不夠,大部分情況下,它們還必須互相拉起手來(lái),封箱透明膠帶也就是通過(guò)化學(xué)鍵形成分子。例如,當一個(gè)氧原子分別拉住兩個(gè)氫原子的手時(shí),我們就得到了水分子?;瘜W(xué)鍵是一種非常強烈的吸引力,要想把水分子重新變成氫原子和氧原子,我們必須付出相當大的能量才行

紙張的成分非常復雜,但它的主要組成部分——纖維素,也是由為數眾多的碳、氫和氧原子通過(guò)化學(xué)鍵互相連接起來(lái)形成的纖維素分子所組成。但如果只有化學(xué)鍵存在的話(huà),我們不僅不可能看到紙張,而且許多固體都無(wú)法在這個(gè)世界上存在,這是因為分子之間缺乏有效的約束,彼此可以相隔得無(wú)限遠。因此,即便真能把眾多纖維素分子聚集在一起形成紙張,只要稍稍用力,紙張就會(huì )立刻分崩離析。

顯然,封箱透明膠帶這種情況并沒(méi)有在現實(shí)中發(fā)生過(guò)。這說(shuō)明封箱透明膠帶的分子之間同樣存在某種相互吸引的作用,這種作用稱(chēng)為分子間作用力,也叫范德華力。分子間作用力的強度要比化學(xué)鍵弱得多,但是在一定的條件下仍然能夠將分子們互相維系在一起。在紙張中,纖維素分子之間也是通過(guò)分子間作用力連接起來(lái)的。除了分子間作用力,某些分子由于特殊的化學(xué)結構還會(huì )存在其他形式的相互吸引,例如纖維素的分子之間就還存在一種叫做氫鍵的吸引力,它的強度比分子間作用力要強很多,不過(guò)仍然不是化學(xué)鍵。分子間作用力不僅存在于同種分子之間,不同種類(lèi)的分子同樣可以互相吸引。這一點(diǎn)非常重要,我們很快就會(huì )看到它是如何發(fā)揮作用的。

不過(guò)隨之而來(lái)就出現了一個(gè)問(wèn)題:我們把兩張紙放在一起,蘇州透明膠帶帶即便用力按壓,一旦松開(kāi)手,兩張紙還是會(huì )分開(kāi)。既然存在于兩張紙中的都是纖維素分子,那么分子間作用力到哪里去了,為什么它不能把兩張紙連在一起呢?

剛才我們提到,任意兩個(gè)分子之間都可以通過(guò)分子間作用力相互吸引,但有一個(gè)很關(guān)鍵的前提我們沒(méi)有講,那就是只有當兩個(gè)分子相隔非常近的時(shí)候才會(huì )互相吸引;只要它們稍稍遠離一些,原本還算比較強烈的吸引力很快就無(wú)影無(wú)蹤了,這就是為什么兩張紙無(wú)法被連在一起的原因。如果我們用顯微鏡仔細觀(guān)察就會(huì )發(fā)現,看似平滑的紙張表面實(shí)際上坑坑洼洼,密布著(zhù)許多微觀(guān)結構。因此當我們把兩張紙放在一起時(shí),就算用力按壓,表面上的纖維素等分子總是有很多仍然隔得很遠,根本無(wú)法產(chǎn)生強烈的吸引力。當然,大部分情況下這不僅不是壞事,而且大大有利于我們的生活。例如,當我們從書(shū)架上取下一本書(shū)時(shí),不必擔心它會(huì )和相鄰的書(shū)粘在一起;把書(shū)放在桌子上,也不必擔心過(guò)一會(huì )兒就和桌子連成一體取不下來(lái)。封箱透明膠帶不過(guò)在另外一些場(chǎng)合,我們確實(shí)需要把不同的物體連接起來(lái),而這個(gè)時(shí)候膠就成了很好的幫手。


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