interfaasijännitystä

Interfaasijännitys on voima, joka syntyy kahden rajapinnan rajalla kahden immissible tai erillään olevan faasin välillä. Se kuvaa energian tarvetta kasvattaa rajapinnan pinta-alaa ja mitataan yksikössä newtonia per metri (N/m). Vastaavasta teoriasta puhutaan myös jokaisesta pinta-alaa kohden käytettävästä energiasta (J/m^2). Interfaasijännitys on erityisen keskeinen neste-neste -rajapinnoissa sekä nesteen ja kaasun rajapinnassa, ja sen arvo riippuu faasien koostumuksesta, lämpötilasta sekä lisäaineista kuten tensideistä.

Interfaasijännitys vaikuttaa moniin prosesseihin kuten emulsioiden muodostumiseen ja stabiilisuuteen, märkimiseen sekä erotusprosesseihin. Mitä pienempi arvo, sitä helpompi rajapinta on muodostaa ja ylläpitää; suurta arvoa vasten rajapinta on kestävämpi. Surfactantit ja muut lisäaineet voivat merkittävästi alentaa interfaasijännitystä, jopa alle 10^-3 N/m, mikä mahdollistaa pienempien raekokojen ja paremman stabiloinnin. Dynamiikassa interfaasijännitys voi muuttua ajan ja prosessin mukaan, kun rajapinnalle saadaan uusia molekyylejä tai suolauksia.

Fyysiset mallit kuvaavat rajapinnan käyttäytymistä esimerkiksi Young-Laplace-lainalla, joka kuvaa paine-eron ΔP:n riippuvuutta interfaasijännityksestä σ ja rajapinnan kaarevuudesta R: ΔP = 2σ/R. Tämä kuvaus on keskeinen kapillaarisissa, emulsio- ja fuusio-prosesseissa sekä mikrokokoisissa sovelluksissa.

Mittaustapoihin kuuluvat pendant drop -tensiometria, Wilhelmy-levymenetelmä ja du Noüy -renkaan menetelmä. Näiden avulla voidaan määrittää sekä staattinen että dynamiinen interfaasijännitys eri lämpötiloissa ja lisäaineiden vaikutuksesta. Esimerkkeinä arvoista: vesi–öljy-rajapinnalla tyypillisesti noin 0,02–0,05 N/m, kun taas puhtaiden järjestelmien arvoihin vaikuttavat suuresti lisäaineet ja epäpuhtaudet.