Determination of the surface tension of surfactant solutions applying the method of Lecomte du Noüy (ring tensiometer)

Summary

Starting from a comparative assessment of the outstanding works on the ring method (du Noüy) for the determination of the surface tension of liquids and its solutions it is shown that the application of this method to surfactant solutions can lead to substantial errors if one follows conventional conditions. These errors are mainly connected with so far unknown phenomena occurring during the raising of the ring and concerning the influence of the hydrophilic vessel wall above the solution level and the stretching of the solution surface. This is demonstrated quantitatively with surfactant solutions of different kind and concentration. These effects can be explained theoretically very simply by introducing certain assumptions on the behaviour of a surfactant adsorption layer on the inner vessel wall. Conditions leading to the elimination of these errors are given, thus enabling the application of the ring method to the determination of the surface tension of surfactant solutions.

Zusammenfassung

Ausgehend von einer vergleichenden Einschätzung der wesentlichen Arbeiten über die Ringmethode (du Noüy) zur Bestimmung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten und deren Lösungen wird gezeigt, daß die Anwendung dieser Methode auf Tensidlösungen zu wesentlichen Fehlern führen kann, wenn man die konventionellen Bedingungen befolgt. Diese Fehler sind hauptsächlich mit bisher unbekannten Erscheinungen verbunden, die beim Herausziehen des Ringes auftreten. Sie betreffen den Einfluß der hydrophilen Wand des Meßgefäßes oberhalb des Lösungsniveaus und die Dehnung der Lösungsoberfläche. Dies wird an Tensidlösungen unterschiedlicher Art und Konzentration quantitativ nachgewiesen. Diese Effekte können theoretisch sehr einfach durch Einführung bestimmter Annahmen über das Verhalten einer Tensidadsorptionsschicht auf der Innenwand des Meßgefäßes erklärt werden. Es werden Bedingungen angegeben, die zur Eliminierung dieser Fehler führen. Dadurch wird die Anwendung der Ringmethode zur Bestimmung der Oberflächenspannung von Tensidlösungen ermöglicht.