Diffusionskoeffizient

Allgemein ist der Diffusionskoeffizient (Diffusionskonstante, Diffusivität) ein Maß für die Geschwindigkeit des Stofftransports durch die zufällige, thermische Bewegung von Teilchen (Diffusion). Für die diffusionsbedingte zeitliche Änderung der Oberflächenspannung durch die Bewegung von Molekülen eines Tensids an die Grenzfläche haben Joos und Rillaerts eine Gleichung zur Berechnung eines Diffusionskoeffizienten aufgestellt:

t = Oberflächenspannung beim Oberflächenalter t; σ0 = Oberflächenspannung des reinen Lösungsmittels; R = Universelle Gaskonstante; T = Absolute Temperatur; c = molare Tensidkonzentration; Ds = Diffusionskoeffizient)

Der Diffusionskoeffizient eines Tensids kann mit Hilfe eines Blasendrucktensiometers bestimmt werden, das die Oberflächenspannung in Abhängigkeit vom Oberflächenalter misst.
Neben der Diffusion an die Grenzfläche bestimmt auch der Vorgang der Adsorption an der Grenzfläche die zeitliche Änderung der Oberflächenspannung, weshalb auch die Bestimmung des Adsorptionskoeffizienten sinnvoll ist. Welcher Vorgang mehr Zeit erfordert, hängt von der Lösungskonzentration ab und davon, in welchem Maß die Grenzfläche bereits mit Tensidmolekülen belegt ist. Je nach Bedingungen kann also die Diffusion oder die Adsorption zum geschwindigkeitsbestimmenden Schritt (engl. rate determining step) werden.

Literatur

P. Joos, E. Rillaerts: Theory on the Determination of the Dynamic Surface Tension with the Drop Volume and Maximum Bubble Pressure Methods. J. Coll. Interf. Sci. 79/1, 1981, P. 96-100.