Conformations of hydrophobic chains at liquid/gas interface and their implications on surfactant adsorption

We present a simple model of single chain, non-ionic surfactant adsorption at gas/liquid interface. Our model takes explicitly into account the effect of conformations the surfactant hydrocarbon chains can assume at the interface. We applied our model for the description of a dependence of surface tension on solution concentration of homologous series of n-alkanols. Aliphatic alcohols with the chain length from four to ten carbon atoms were studied. We found that our model correctly describes experimental data and predicts a distribution of chain conformation at the interface for all n-alkanols studied. We detected small but distinct even-odd effect in the distribution of conformations.

---

Zaprezentowano prosty model adsorpcji na swobodnej powierzchni roztworu dla niejonowych surfaktantów o pojedynczym łańcuchu węglowodorowym. Model ten bezpośrednio uwzględnia efekt swobody konformacyjnej łańcuchów na powierzchni. Został oparty na założeniu, że izolowany łańcuch na powierzchni może przyjmować wszystkie energetycznie dozwolone konformacje związane obrotem wokół wiązań C-C w obrębie łańcucha, jak i jego rotacji jako całości. Wraz ze wzrostem adsorpcji konformacje o dużym efektywnym polu powierzchni są wzbronione co prowadzi do spadku entropii a w konsekwencji do spadku swobodnej energii adsorpcji. Model został zastosowany do opisu zależności napięcia powierzchniowego wodnych roztworów szeregu homologicznego alkoholi alifatycznych o długościach łańcucha od czterech do dziesięciu atomów węgla. Stwierdzono, że model dobrze opisuje wyniki doświadczalne i pozwala przewidzieć rozkłady efektywnego pola zajmowanego przez łańcuchy węglowodorowe w różnych konformacjach na powierzchni. Rozkłady te silnie zależą od długości łańcucha - liczby atomów węgla - jak również w pewnym stopniu od tego czy w łańcuchu znajduje się ich nieparzysta bądź parzysta ilość.