润湿、接触角与吸附

铺展还是结珠？接触角

把一滴液体放在固体上，观察它的边缘。有时液滴会摊平并向外爬开；有时它会缩成一个紧致的珠。润湿是液体在固体上铺展程度的统称，我们用接触角来衡量它——即从液体一侧测量的、固体表面与液滴边缘切线之间的夹角。

θ = 0°——液滴铺展成完整的膜：完全润湿。
θ < 90°——液体喜欢这个表面并铺展得相当好：润湿良好。
θ > 90°——液体结成珠、几乎不铺展：润湿不良。
θ = 180°——完全不润湿（一种理想化极限；汞在玻璃上接近此值）。

吸附：分子在表面堆积

我们已经见过表面活性剂分子在空气-水表面聚集。分子在边界上这种聚集的统称是吸附——不要与吸收混淆，后者是一种物质均匀地浸入另一种物质的本体。在吸附中，某种物质特异性地在表面或界面富集，常形成一层紧密排列、仅一个分子厚的单分子层。

吸附在药剂学中无处不在：表面活性剂包裹油滴以稳定乳剂、药物分子粘附在玻璃容器壁或某种辅料上、活性炭在肠道中吸附毒物。任何时候只要有可用的表面，而某种分子又有理由偏好它胜过本体，吸附就会发生。

把它们联系起来：吉布斯等温式

吸附与张力之间有一个清晰的定量联系。吉布斯吸附等温式指出，溶质在表面上的吸附量，由该溶质随浓度升高而使表面张力下降的陡峭程度所决定。用白话说：一种物质把张力压得越狠，它必然在表面堆积得越多。表面活性剂能陡峭地降低张力，所以它们大量吸附——这正是我们观察到的。

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)

吉布斯等温式：把张力下降的快慢与溶质在表面的堆积量联系起来。