什么是表面壓-面積等溫線

什么是表面壓-面積等溫線?

表面壓-面積等溫線或π-A等溫線的定義是在恒定溫度下，表面壓與漂浮單分子層（如Langmuir膜）上每個(gè)分子的平均面積的函數(shù)關(guān)系。

表面壓與每個(gè)分子在水面的鋪展面積函數(shù)關(guān)系是兩親性材料單分子層最重要的性質(zhì)。恒定溫度下，滑障以恒定速率壓縮薄膜，同時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)表面壓，記錄下等溫線。根據(jù)材料的不同，可能需要重復(fù)壓縮和擴(kuò)張滑障以獲得可重現(xiàn)的結(jié)果。

等溫線上不同的相

當(dāng)這層單分子層受到壓縮時(shí)，等溫線上可以看到許多不同的區(qū)域或者相。單分子層的相行為主要由兩親性分子的物理和化學(xué)性質(zhì)、亞相溫度和亞相組成決定。例如，不同的烴鏈長(zhǎng)度、結(jié)合力和排斥力的大小，單分子層也會(huì)以不同的狀態(tài)存在。鏈長(zhǎng)的增加會(huì)增大分子間的吸引力，并壓縮π-A等溫線。另一方面，如果使用可離子化的兩親性分子，則頭部基團(tuán)的離子化會(huì)產(chǎn)生與相變相反的排斥力。

W.D.Harkins于1952年提出了一些簡(jiǎn)明的術(shù)語(yǔ)，用于對(duì)脂肪酸的不同單分子層相進(jìn)行分類。單分子層主要以氣態(tài)（G）存在，壓縮時(shí)可經(jīng)相變到液體膨脹狀態(tài)（L1），再進(jìn)一步壓縮時(shí)，L1向液態(tài)壓縮狀態(tài)（L2）轉(zhuǎn)變，在更高的密度下，單分子層最終轉(zhuǎn)變成固態(tài)(S)。如果單分子層在達(dá)到固態(tài)后進(jìn)一步壓縮，則單分子層會(huì)塌陷成一個(gè)三維結(jié)構(gòu)，坍塌導(dǎo)致表面壓迅速降低。

π-a等溫線中還有許多其他臨界點(diǎn)，如觀察到表面壓剛開始增加時(shí)的分子面積Ai，以及L1和L2狀態(tài)與L2和S狀態(tài)之間發(fā)生相變時(shí)的表面壓。

脂肪酸等溫線

圖示為單烴鏈的脂肪酸和兩個(gè)烴鏈的磷脂的典型等溫線。根據(jù)上面所提出定義，可以看出脂肪酸的等溫線有三個(gè)不同的區(qū)域：氣態(tài)（G）、液態(tài)（L1）和固態(tài)（S），而磷脂在兩個(gè)不同的液態(tài)之間具有一個(gè)額外的幾乎水平的過(guò)渡相（L2-L1），這在磷脂中非常常見，并且該水平轉(zhuǎn)變相的位置與溫度密切相關(guān)。溫度升高，發(fā)生水平轉(zhuǎn)變時(shí)的表面壓值將增加，反之亦然。

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