Aktivitätskoeffizienten von Tensiden in polaren Lösungsmitteln aus direkter experimenteller Bestimmung des Oberflächenexzesses

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Mit der Gibbs Gleichung wird der Zusammenhang zwischen der Oberflächenspannung, dem Oberflächenexzess und dem chemischen Potential (Aktivität) hergestellt. Ist die Aktivität und die Oberflächenspannung bekannt, kann der Oberflächenexzess bestimmt werden. Aktivitäten werden aus Volumeneigenschaften ermittelt. Für Lösungen mit oberflächenaktiven Substanzen ist deren Volumenkonzentration oft so klein, dass die Änderungen der Volumeneigenschaften nicht messbar sind und damit auch die Aktivität nicht bestimmt werden kann. In diesen Systemen treten messbare Veränderungen jedoch besonders an der Oberfläche auf und bieten sich daher zur Bestimmung der Aktivität an. Wenn der Oberflächenexzess und die Oberflächenspannung aus experimentellen Untersuchungen bekannt sind, kann die Aktivität mit Hilfe der Gibbs Gleichung bestimmt werden. Der Oberflächenexzess selber ist in der Regel jedoch nicht Gegenstand von experimentellen Untersuchungen, da hierfür nur wenige Techniken zur Verfügung stehen. Eine der wenigen Methoden ist Neutral Impact Collision Ion Scattering Spectroscopy (NICISS). Um einen Vergleich zwischen der hier vorgeschlagenen Methode zur Bestimmung von Aktivitätskoeffizienten und den üblichen, auf Volumeneigenschaften beruhenden Methoden zu ermöglichen, soll zunächst mit Systemen gearbeitet werden, bei denen die gelöste Substanz einerseits oberflächenaktiv ist und andererseits die Volumenkonzentration so hoch ist, dass auch aus der Änderung der Volumeneigenschaften Aktivitäten bestimmt werden können. Die experimentelle Bestimmung des Oberflächenexzess mit NICISS ermöglicht es nicht nur, die Aktivität zu bestimmen, sondern auch Adsorptionsisothermen. Dadurch können Parameter zur Beschreibung der Wechselwirkungen an Flüssigkeitsoberflächen bestimmt werden.