胶带为什么能粘东西，你真的了解吗？

一位伴侣有一次在聊天时提到，他年幼的儿子问了他一个荒诞乖张的问题，他不知道若何回覆：为什么胶带能粘住纸片却粘不住空气？我说，这个问题看似荒诞乖张，其实很是有趣，因为它涉及到了一个很主要也是很根基的问题，那就是什么是胶，胶是若何粘住物体的？

(图片来历：https://en.wikipedia.org/wiki/Adhesive_tape)

我们知道，所有的化合物都是由分歧元素的原子所构成，但仅有原子还不敷，大部门环境下，它们还必需互相拉起手来，也就是经由过程化学键形当作分子。例如，当一个氧原子别离拉住两个氢原子的手时，我们就获得了水分子。化学键是一种很是强烈的吸引力，要想把水分子从头酿成氢原子和氧原子，我们必需支出半斤八两大的能量才行

纸张的当作分很是复杂，但它的本家儿要构成部门——纤维素，也是由为数浩繁的碳、氢和氧原子经由过程化学键互相毗连起来形当作的纤维素分子所构成。但若是只有化学键存在的话，我们不仅不成能看到纸张，并且很多固体都无法在这个宿世界上存在，这是因为分子之间缺乏有用的约束，彼此可以相隔得无限远。是以，即便真能把浩繁纤维素分子堆积在一路形当作纸张，只要稍稍用力，纸张就会立即四分五裂。

显然，这种环境并没有在实际中发生过。这申明分子之间同样存在某种彼此吸引的感化，这种感化称为分子间感化力，也叫范德华力。分子间感化力的强度要比化学键弱得多，可是在必然的前提下仍然可以或许将分子们互相维系在一路。在纸张中，纤维素分子之间也是经由过程分子间感化力毗连起来的。除了分子间感化力，某些分子因为特别的化学布局还会存在其他形式的彼此吸引，例如纤维素的分子之间就还存在一种叫做氢键的吸引力，它的强度比分子间感化力要强良多，不外仍然不是化学键。分子间感化力不仅存在于同种分子之间，分歧种类的分子同样可以互相吸引。这一点很是主要，我们很快就会看到它是若何阐扬感化的。

不外随之而来就呈现了一个问题：我们把两张纸放在一路，即便用力按压，一旦松开手，两张纸仍是会分隔。既然存在于两张纸中的都是纤维素分子，那么分子间感化力到哪里去了，为什么它不克不及把两张纸连在一路呢？

适才我们提到，肆意两个分子之间都可以经由过程分子间感化力彼此吸引，但有一个很关头的前提我们没有讲，那就是只有当两个分子相隔很是近的时辰才会互相吸引；只要它们稍稍远离一些，原本还算比力强烈的吸引力很快就无影无踪了，这就是为什么两张纸无法被连在一路的原因。若是我们用显微镜细心不雅察就会发现，看似光滑的纸张概况现实上坑坑洼洼，密布着很多微不雅布局。是以当我们把两张纸放在一路时，就算用力按压，概况上的纤维素等分子老是有良多仍然隔得很远，底子无法发生强烈的吸引力。当然，大部门环境下这不仅不是坏事，并且大大有利于我们的糊口。例如，当我们从书架上取下一本书时，不必担忧它会和相邻的书粘在一路；把书放在桌子上，也不必担忧过一会儿就和桌子连当作一体取不下来。不外在别的一些场所，我们确实需要把分歧的物体毗连起来，而这个时辰胶就当作了很好的辅佐。

胶是什么呢？

分歧类型的胶固然区别很大，但一般来说，它们都有一个配合的特点，那就是自己是易于流动的液体，却又能在合适的前提下酿成固体。以闻名的全能胶为例：商铺里买来的全能胶是像水一样的液体，它的本家儿要当作分是一种名为氰基丙烯酸乙酯的物质。这种化合物有一个特点，那就是碰到哪怕一丁点水分，城市敏捷发生化学反映酿成聚氰基丙烯酸乙酯。尔后者不再是液体，而是一种坚硬的塑料。

用全能胶粘合物体时涉及到的化学转变

若是用全能胶把两张纸粘在一路，我们需要先将胶涂在一张纸的概况，再敏捷把另一张纸笼盖上去。在这个过程中，氰基丙烯酸乙酯的液体起首会在第一张纸的概况铺睁开来，并填平概况上凹凸不服的布局，形当作薄薄的一层液体膜。这样，氰基丙烯酸乙酯的分子就与纸张概况的纤维素分子直接接触了。适才我们提到，分子间感化力不仅存在于同种分子之间，也存在于分歧的分子之间。这样一来，纤维素分子和氰基丙烯酸乙酯分子之间就会互相吸引。当我们把另一张纸笼盖到胶的概况时，氰基丙烯酸乙酯的分子又会和第二张纸概况的纤维素分子相接触并互相吸引。也就是说，原本两张纸概况上的纤维素分子彼此之距离得很远，无法形当作有用的吸引力，可是经由过程氰基丙烯酸乙酯分子架起的桥梁，两张纸被粘在一路了。

接下来，在空气中和纸张概况的微量水汽感化下，氰基丙烯酸乙酯分子固化，使得分子之间的彼此吸引加倍强劲，这时我们必需要费很大的劲才能把两张纸分隔了。当然，还有一些胶的分子可以或许与被粘合的物体概况的分子形当作化学键，这样的胶天然可以把物体粘合得更安稳。我们常用的胶带，也是经由过程近似的机理粘住物体，只不外它半斤八两于事先把胶水涂在了一个物体上，然后再用这个物体去粘住另一个物体。

那么为什么胶带粘不住空气呢？在前面我们已经领会到，分子间感化力可以或许把分子们维系在一路，但现实上分子也在同时做着无法则的热活动。当温度比力低时，热活动并不是很强烈，是以在强烈的吸引力感化下，分子们只能老诚恳实地呆在本身的位置上，使整个物体得以连结一个固心猿意马的外形，这也就是我们凡是所说的固体。跟着温度的升高，热活动起头变得比力强烈，分子们不再被束厄局促在固心猿意马的位置上，不外因为分子间感化力仍然有着必然的强度，分子们又不克不及分开原有的位置太远。宏不雅上看，本来的固体已经酿成了液体，可以流动，无法再连结自身的外形，可是仍然可以连结必然的体积而不克不及被随意压缩。若是温度继续升高，热活动变得加倍强烈，那么分子们就根基上解脱了分子间感化力的束厄局促，彼此之间的距离可远可近。从宏不雅上看，这就是气体：不仅可以流动、无法连结固心猿意马的外形，并且体积可以随意转变。

左：两个固体相接触时，概况上的分子往往仍然相距较远，分子间感化力很弱；中：胶可以或许别离与两个固体概况上的分子发生感化，是以将两个固体安稳连在一路；右：气体分子之间距离较大，无法经由过程分子间感化力彼此吸引，是以胶带无法“粘住”空气

领会了分歧物质状况的区别，此刻我们应该大白为什么胶带粘不住空气了：当我们用胶带去“粘”空气时，现实上确实会有一些空气分子跑到胶带概况与胶带上的分子发生接触，可是这些空气分子并不克不及吸引更多的空气分子。也就是说，并不是胶带“粘不住”空气，而是因为处在气体状况下的分子自己缺乏彼此之间的吸引力。换句话说，既然我们无法用手拿起一块空气，天然也不成能用胶带去粘住空气。

相信经由过程这个问题，列位读者已经对胶的感化机理有了初步的熟悉，那么接下来我们不妨再思虑一个问题：同样是粘固体，为什么胶有的时辰粘不牢？

作者：魏昕宇；科学公园本家儿编，高分子科学与工程专业博士。