El enlace de hidrógeno es una interacción dipolo-dipolo que se produce entre átomos altamente electronegativos (como oxígeno o nitrógeno) y átomos de hidrógeno unidos a estos átomos electronegativos. En el agua, los átomos de oxígeno de la molécula son parcialmente negativos debido a su alta electronegatividad, mientras que los átomos de hidrógeno son parcialmente positivos. Esta polaridad permite que las moléculas de agua formen fuertes enlaces de hidrógeno con las moléculas vecinas, creando una red cohesiva.
Las moléculas de agua en la superficie experimentan un desequilibrio de fuerzas intermoleculares. Por un lado, están unidas a otras moléculas de agua dentro del líquido, mientras que el otro lado está expuesto al aire u otro líquido inmiscible. Los fuertes enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua en la superficie las acercan, minimizando el área de la superficie y reduciendo la interacción del agua con el entorno circundante. Este comportamiento cohesivo da como resultado una mayor tensión superficial del agua.
Por el contrario, el metano es una molécula apolar, lo que significa que sus electrones están distribuidos uniformemente y no hay una diferencia significativa de electronegatividad dentro de la molécula. Como resultado, las moléculas de metano carecen de la capacidad de formar fuertes enlaces de hidrógeno entre sí. Las fuerzas intermoleculares en el metano son principalmente fuerzas de dispersión de London, que son fuerzas de atracción débiles que surgen de las fluctuaciones temporales en la densidad de electrones.
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.
Por lo tanto, la ausencia de fuertes fuerzas intermoleculares en el metano conduce a un comportamiento cohesivo más débil en su superficie. Las moléculas de metano experimentan fuerzas de van der Waals más débiles, que son insuficientes para mantener la superficie unida con tanta fuerza como en el caso del agua. Esto da como resultado una tensión superficial más baja para el metano en comparación con el agua.
En resumen, la alta tensión superficial del agua es consecuencia de los fuertes enlaces de hidrógeno entre sus moléculas, lo que crea una red cohesiva y minimiza la interacción del agua con el entorno circundante. Por otro lado, el metano carece de estas fuertes fuerzas intermoleculares, lo que lleva a una tensión superficial más baja debido a fuerzas de van der Waals más débiles.
