Tenziometry pro měření povrchového napětí

Povrchové a mezifázové napětí

Povrchové napětí působí na smršťování a zmenšování jakéhokoliv kapalného povrchu ve styku s atmosférou. Pokud se povrch kapaliny zvětšuje tvorbou kapalné lamely při kontaktu se zkušebními tělesy, jako jsou Wilhelmyovy destičky nebo Du Noüyova prstence, působí povrchové napětí tahovou sílu, kterou lze měřit. Pomocí tenziometru je tato síla měřena vysoce přesným vážícím systémem, pomocí kterého je možné vypočítat povrchové napětí kapaliny. O mezifázovém napětí se hovoří u systému dvou kapalin.

Wilhelmyho destičková metoda

Jednou z metod pro stanovení povrchového a mezifázového napětí pomocí tenziometru je Wilhelmyhova metoda. Tato metoda využívá tzv. Wilhelmyho destičku vyrobenou z iridia a platiny, která je připevněna k vážícímu systému tenziometru a umístěna nad povrch kapaliny tak, aby na svém povrchu vytvářela lamelu. Pomocí tenziometru se měří gravitační síla lamely, která se rovná kolmé části tahové síly způsobené povrchovým napětím. Spolu s definicí povrchového napětí jako tahové síly na délku trolejového vedení se získá Wilhelmyho rovnice.

Du Noüy kroužková metoda

Jednou z metod pro stanovení povrchového a mezifázového napětí pomocí tenziometru je Du Noüyůva metoda využívající tzv. Du Noüyův kroužek (prstenec) vyrobený z platiny, který je připevněna k vážícímu systému tenziometru a umístěna nad povrch kapaliny tak aby na svém středu vytvářela lamelu. Hodnota povrchového napětí se následně vypočítá z rovnice:

Kritická micelární koncentrace (CMC)

Kritická micelární koncentrace (CMC) je důležitou charakteristikou povrchově aktivních látek. CMC je definována jako koncentrace povrchově aktivní látky, při které začínají vznikat micely. Stanovení kritické micelární koncentrace se provádí řadou měření, při kterých dochází ke změně koncentrací povrchově aktivní látky. Pokud se koncentrace povrchově aktivní látky nachází pod hodnotou CMC, povrchové napětí klesá se zvyšující se koncentrací. Po dosažení hodnoty CMC zůstává povrchové napětí konstantní.

Další využití tenziometru

Tenziometry umožňují velké množství aplikací. Pomocí tenziometru je možné zkoumat smáčení a dynamický kontaktní úhel pevných povrchů (další metodou je optická tenziometrie). Za tímto účelem se vzorek ponoří do kapaliny se známým povrchovým napětím a znovu se vytáhne. V tomto případě vážící systém detekuje váhu kapaliny vyzdvižené povrchovými silami a hmotnost lamely. Během vyhodnocení je příspěvek vztlaku odstraněn z dat, aby bylo možné určit postupující úhel pro ponoření a ustupující úhel pro vytažení na základě Wilhelmyho rovnice. Dalšími tenziometrickými metodami je stanovení hustoty kapaliny nebo pevné látky. Za pomoci tenziometrie je také možné zkoumat sedimentační a penetrační vlastnosti, adhezi nebo povrchový tlak.