overflateoverskudd

Overflateoverskudd er et begrep innen fysikalsk kjemi og grenseflatefysikk som beskriver forskjellen mellom mengden av et stoff ved en grenseflate og mengden som ville vært til stede dersom bulkfasene fortsatte uforstyrret helt til en teoretisk deleflate. For en komponent i et grensesnitt defineres det som Γ_i, tilsvarende mengde per enhetsareal (mol/m^2). Det kan uttrykkes som Γ_i = ∫_{-∞}^{∞} [c_i(z) − c_i,bulk] dz, der z er avstanden fra grenseflaten og c_i(z) er konsentrasjonsprofilen; c_i,bulk er bulk-konsentrasjonen i en av fasene. Gibbs’ deleflate brukes ofte som en teoretisk konstruksjon for å avgrense fasene; valget av deleflate kan påvirke Γ_i-verdien, men forholdet mellom grenseflatens egenskaper og molekylfordelingen ved grensen forblir konsistent.

Betydning: Overflateoverskuddet er sentralt for å forstå adsorpsjon ved grenseflater og påvirker grenseflaterens egenskaper, slik som grenseflatetensjon γ. Gibbs’ adsorpsjonsligning dγ = −∑_i Γ_i dμ_i knytter endringer i overflateenergi til endringer i kjemisk potensial for komponentene. For fortynnete løsninger kan Γ_i utledes fra hvordan γ varierer med konsentrasjonen: Γ_i = −(1/RT) dγ/d ln a_i. Praktisk brukes begrepet for å beskrive adsorpsjon av tensider, proteiner og andre amfipatiske molekyler ved luft–vann- eller olje–vann-grenseflater, og det er viktig for å forklare emulsjoners stabilitet og grenseflates størrelse.

Anvendelser og måling: Bestemmelse av overflateoverskudd skjer ofte ved måling av grenseflatespenning, eller ved teknikker som gir konsentrasjonsprofiler nær grenseflaten. Begrepet brukes i studier av løsningens interaksjoner ved grenseflater, og gir et rammeverk for å kvantifisere hvor mye av et stoff som er“tilstede ved grensen” sammenlignet med bulk.