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什么是表面壓-面積等溫線

來源:瑞典百歐林科技有限公司   2023年09月07日 17:12  

什么是表面壓-面積等溫線?

 

表面壓-面積等溫線或π-A等溫線的定義是在恒定溫度下,表面壓與漂浮單分子層(如Langmuir膜)上每個分子的平均面積的函數(shù)關(guān)系。

表面壓與每個分子在水面的鋪展面積函數(shù)關(guān)系是兩親性材料單分子層最重要的性質(zhì)。恒定溫度下,滑障以恒定速率壓縮薄膜,同時連續(xù)監(jiān)測表面壓,記錄下等溫線。根據(jù)材料的不同,可能需要重復(fù)壓縮和擴張滑障以獲得可重現(xiàn)的結(jié)果。

等溫線上不同的相

當(dāng)這層單分子層受到壓縮時,等溫線上可以看到許多不同的區(qū)域或者相。單分子層的相行為主要由兩親性分子的物理和化學(xué)性質(zhì)、亞相溫度和亞相組成決定。例如,不同的烴鏈長度、結(jié)合力和排斥力的大小,單分子層也會以不同的狀態(tài)存在。鏈長的增加會增大分子間的吸引力,并壓縮π-A等溫線。另一方面,如果使用可離子化的兩親性分子,則頭部基團的離子化會產(chǎn)生與相變相反的排斥力。

W.D.Harkins1952年提出了一些簡明的術(shù)語,用于對脂肪酸的不同單分子層相進行分類。單分子層主要以氣態(tài)(G)存在,壓縮時可經(jīng)相變到液體膨脹狀態(tài)(L1),再進一步壓縮時,L1向液態(tài)壓縮狀態(tài)(L2)轉(zhuǎn)變,在更高的密度下,單分子層最終轉(zhuǎn)變成固態(tài)(S)。如果單分子層在達到固態(tài)后進一步壓縮,則單分子層會塌陷成一個三維結(jié)構(gòu),坍塌導(dǎo)致表面壓迅速降低。

π-a等溫線中還有許多其他臨界點,如觀察到表面壓剛開始增加時的分子面積Ai,以及L1L2狀態(tài)與L2S狀態(tài)之間發(fā)生相變時的表面壓。

脂肪酸等溫線

 


圖示為單烴鏈的脂肪酸和兩個烴鏈的磷脂的典型等溫線。根據(jù)上面所提出定義,可以看出脂肪酸的等溫線有三個不同的區(qū)域:氣態(tài)(G)、液態(tài)(L1)和固態(tài)(S),而磷脂在兩個不同的液態(tài)之間具有一個額外的幾乎水平的過渡相(L2-L1),這在磷脂中非常常見,并且該水平轉(zhuǎn)變相的位置與溫度密切相關(guān)。溫度升高,發(fā)生水平轉(zhuǎn)變時的表面壓值將增加,反之亦然。

 

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