Adsorptionskoeffizient
Der Adsorptionskoeffizient (Adsorptionskonstante) ist ein Maß für die Geschwindigkeit der Adsorption von Molekülen eines Tensids an der Oberfläche.
Hintergrund
Tensidmoleküle reichern sich an der Oberfläche an und richten sich so aus, dass Molekülgruppen mit höherer Affinität zur Volumenphase nach innen und jene mit geringer Affinität nach außen gerichtet sind. Dabei verringert sich mit steigender Oberflächenkonzentration die Oberflächenspannung. Der Zeitverlauf des mit zunehmender Oberflächenbelegung langsamer werdenden Adsorptionsvorgangs wurde von Ward und Tordai mit folgender Gleichung beschrieben:
σt = Oberflächenspannung beim Oberflächenalter t; σeq = Oberflächenspannung im dynamischen Gleichgewicht; t = Oberflächenalter; R = Universelle Gaskonstante; T = absolute Temperatur; Γ = Überschusskonzentration; c = molare Lösungskonzentration; Dl = Adsorptionskoeffizient
Die Überschusskonzentration Γ ist die flächenbezogene Konzentration des Tensids in der Grenzfläche, die aus einer Messung der CMC erhalten werden kann. Der Adsorptionskoeffizient kann mit Hilfe eines Blasendruck-Tensiometers bestimmt werden, das die Oberflächenspannung in Abhängigkeit vom Oberflächenalter misst.
Neben der Adsorption bestimmt auch die Diffusion von der Volumenphase an die Grenzfläche die zeitliche Änderung der Oberflächenspannung, weshalb auch die Bestimmung des Diffusionskoeffizienten sinnvoll ist. Welcher Vorgang mehr Zeit erfordert, hängt von der Lösungskonzentration ab und davon, in welchem Maß die Grenzfläche bereits mit Tensidmolekülen belegt ist. Je nach Bedingungen kann also die Diffusion oder die Adsorption zum geschwindigkeitsbestimmenden Schritt (engl. rate determining step) werden.
Literatur
A. F. G. Ward, L. J. Tordai: Time-Dependence of Boundary Tensionsof Solutions I. The Role of Diffusion in Time-Effects. J.Chem.Phys. 14, 453 (1946)
