失衡的拉扯
想像一杯水深處的一個分子。它四面八方都有鄰居，向各個方向均勻地拉它，所以淨受力為零。現在想像一個正好位於空氣-水邊界上的分子。它的下方與側面有水分子，上方卻只有稀薄的空氣——向上拉它的吸引力少得多。結果就是一個向內的淨拉力。表面上的每一個分子，實際上都在被往液體內部拉回去。
由於這種向內的拉力，液體表現得好像表面繃著一層薄薄的彈性皮膜。這層皮膜抗拒被擴大，於是液體試圖把表面縮到盡可能小的面積。這種傾向就是我們所說的表面張力。它解釋了為什麼一滴自由液滴會縮成球形——在給定體積下球體的表面積最小——也解釋了為什麼小昆蟲能停在水面上而不下沉。
當兩種液體相遇：界面張力
表面張力其實是一種特例——它是液體與空氣（或蒸氣）之間邊界處的張力。當邊界位於兩個不完全混合的凝聚相之間（例如油和水）時，我們把同樣的效應稱為界面張力。原理相同：邊界處的分子從兩側感受到不相等的拉力。
兩種液體的化學性質越相近，它們邊界處的分子感受到的不匹配就越小，因此界面張力越低。油和水差別很大，所以它們的界面張力很高——這正是它們拒絕保持混合、又分回兩層的原因。高界面張力意味著要創造無數微小液滴的巨大表面積需要大量能量。降低這種張力是製備穩定乳劑的核心訣竅，而這正是界面活性劑的任務，你將在下一篇裡認識它。
一種液體會在另一種液體上鋪展成膜，還是停留成一個透鏡狀的液滴，由鋪展係數來描述——它就是所涉及三種張力之間的簡單平衡。我們將在本系列後面回到鋪展，以及固體的潤濕。
感受這些數值
把表面張力錨定在真實數值上會很有幫助。水的表面張力異常地高，因為它的分子之間有很強的氫鍵。油的數值低得多，而當你加入界面活性劑時，數值會急劇下降。下表給出大致的室溫數值，幫你建立直覺。
Approximate values at ~20 C Liquid surface tension (against air), mN/m Water .......................... 72 Glycerin ....................... 63 Olive / mineral oil ............ 32 Ethanol ........................ 22 Interfacial tension against water, mN/m n-Hexane / water ............... 51 Olive oil / water .............. 23 Oil / water + surfactant ....... < 1 Why a sphere? For a given volume V, a sphere has the smallest surface area A. Less area = less surface energy (E = tension x A), so a free droplet relaxes into a sphere to minimise energy.