潤濕、接觸角與吸附

鋪展還是結珠？接觸角

把一滴液體放在固體上，觀察它的邊緣。有時液滴會攤平並向外爬開；有時它會縮成一個緊緻的珠。潤濕是液體在固體上鋪展程度的統稱，我們用接觸角來衡量它——即從液體一側測量的、固體表面與液滴邊緣切線之間的夾角。

θ = 0°——液滴鋪展成完整的膜：完全潤濕。
θ < 90°——液體喜歡這個表面並鋪展得相當好：潤濕良好。
θ > 90°——液體結成珠、幾乎不鋪展：潤濕不良。
θ = 180°——完全不潤濕（一種理想化極限；汞在玻璃上接近此值）。

吸附：分子在表面堆積

我們已經見過界面活性劑分子在空氣-水表面聚集。分子在邊界上這種聚集的統稱是吸附——不要與吸收混淆，後者是一種物質均勻地浸入另一種物質的本體。在吸附中，某種物質特異性地在表面或介面富集，常形成一層緊密排列、僅一個分子厚的單分子層。

吸附在藥劑學中無處不在：界面活性劑包裹油滴以穩定乳劑、藥物分子黏附在玻璃容器壁或某種賦形劑上、活性炭在腸道中吸附毒物。任何時候只要有可用的表面，而某種分子又有理由偏好它勝過本體，吸附就會發生。

把它們聯繫起來：吉布斯等溫式

吸附與張力之間有一個清晰的定量聯繫。吉布斯吸附等溫式指出，溶質在表面上的吸附量，由該溶質隨濃度升高而使表面張力下降的陡峭程度所決定。用白話說：一種物質把張力壓得越狠，它必然在表面堆積得越多。界面活性劑能陡峭地降低張力，所以它們大量吸附——這正是我們觀察到的。

Gibbs adsorption isotherm (dilute, nonionic):

  Gamma = -(1/RT) x (d gamma / d ln C)

  Gamma = surface excess (mol per m^2 of surface)
  gamma = surface tension (J per m^2)
  C     = bulk concentration
  R     = 8.314 J per mol per K,  T in kelvin

Reading it:
  - steeper drop in tension  -> larger Gamma
    (more molecules adsorbed)
  - above the CMC, tension stops falling, so the
    slope -> 0 and the surface is fully packed
    (a complete monolayer)

From Gamma you can get the area per molecule:
  area/molecule = 1 / (Gamma x N_A)
  (N_A = 6.022e23 per mol)

吉布斯等溫式：把張力下降的快慢與溶質在表面的堆積量聯繫起來。