Kosketuspitoisuus

Kosketuspitoisuus on termi, jota käytetään kuvaamaan rajapinnalla kahden faasin välillä esiintyvien aineiden määrää pinta-alaa kohti. Se kuvaa, kuinka suuri osa kokonaismäärästä on kiinnittynyt tai adsorboitunut rajapintaan, toisin kuin bulkissa oleva pitoisuus. Usein kosketuspitoisuus viittaa adsorptioon kiinteän pinnan tai toisen nesteen rajapinnalla, ja sitä mitataan pinta-alaa kohti esimerkiksi mol/m^2 tai g/m^2.

Käsitteellisesti kosketuspitoisuus liittyy Gibbsin teoriaan rajapinnoista ja puhutaan usein surface excess -arvosta. Tämä käsite määrittelee ylimääräisen aineen määrän rajapinnalla suhteessa bulkin pitoisuuksiin, jolloin voidaan vertailla olosuhteita, lämpötilaa ja materiaaleja toisiinsa.

Säätelytekijät ja ilmiöt: Kosketuspitoisuuteen vaikuttavat muun muassa lämpötila, pH, ionivahvuus ja sähköinen varaus sekä pintarakenteen kemia ja hydrofobisuus/hydrofilius. Ajan myötä adsorboitunut kerros voi kehittyä tai muuttua, mikä muuttaa kosketuspitoisuutta. Myös pinta- tai liukenevan aineen ominaisuudet vaikuttavat siihen, kuinka voimakkaasti aine sitoutuu rajapintaan.

Mittaus ja sovellukset: Kosketuspitoisuutta voidaan arvioida muun muassa kvartsikiteen mikro- ja lämpöjalostusmenetelmillä (QCM-D), ellipsometrialla, XPS-analytiikalla sekä muilla pinta-analyyttisillä tekniikoilla, jotka seuraavat kerroksen massan, paksuuden tai kemiallisen koostumuksen muutoksia. Käytännössä kosketuspitoisuus on tärkeä parametri katalyysissä, sensoritekniikoissa, pinnankarjoitetuissa käsittelyissä sekä biolääketieteellisissä ja ympäristöteknologisissa sovelluksissa, joissa kontrolloidaan aineiden rajapintakäytöstä.