Oberflächenspannung

Die Plattenmethode

Bei der Plattenmethode wird die Flüssigkeit angehoben, bis der Kontakt der Oberfläche bzw. Grenzfläche mit der Platte registriert wird. Aus der auf die benetzte Länge der Platte wirkende Kraft wird die Ober- oder Grenzflächenspannung berechnet.

: Schematische Darstellung der Plattenmethode

Die Oberflächenspannung wird aus folgender Formel errechnet:

$\sigma = \frac {F}{L \cdot \cos \theta}$

( $\sigma$ = Grenz- oder Oberflächenspannung; $F$ = auf die Waage wirkende Kraft; $L$ = benetzte Länge; $\theta$ = Kontaktwinkel)
Die Platte besteht aus angerautem Platin und wird also optimal benetzt, so dass der Kontaktwinkel $\theta$ nahe bei 0° liegt. Der Term cos $\theta$ erreicht daher annähernd den Wert 1, so dass nur noch die gemessene Kraft und die Länge der Platte berücksichtigt werden müssen.

Korrekturrechnungen sind bei der Plattenmethode nicht notwendig.

Ring- und Plattenmethode im Vergleich

Bei den meisten KRÜSS-Tensiomteren stehen die beschriebenen Standardmethoden zur Grenz- und Oberflächenspannungsmessung zur Verfügung. Um Ihnen die Wahl der Messmethode für den jeweiligen Anwendungszweck zu erleichtern, haben wir Ihnen die Vorteile der beiden Methoden zum Vergleich aufgestellt.

Vorteile der Ringmethode

Viele Literaturwerte sind mit der Ringmethode gemessen worden. Daher ist für Vergleichsmessungen in vielen Fällen die Ringmethode vorzuziehen.
Die benetzte Länge ist beim Ring um den Faktor 3 größer als bei der Platte. Daraus resultiert eine größere auf die Waage wirkende Kraft und eine entsprechend größere Genauigkeit. Bei Oberflächenspannungen wirkt sich dieser Unterschied kaum aus, bei Messungen sehr kleiner Grenzflächenspannungen sollte jedoch die Ringmethode gewählt werden.
Manche Flüssigkeiten, zum Beispiel kationische Tenside, zeigen ungünstige Benetzungseigenschaften an Platin. Beim Ring entsteht bei solchen Flüssigkeiten in der Regel eine gleichmäßigere Grenzfläche als bei der Platte, so dass die Ringmethode vorgezogen werden sollte.

Vorteile der Plattenmethode

Im Gegensatz zur Ringmethode ist keine Korrektur der Werte aufgrund des Flüssigkeitsgewichts notwendig.
Anders als bei der Ringmethode muss die Dichte der Flüssigkeit(en) nicht bekannt sein.
Bei der Messung der Grenzflächenspannung wird im Gegensatz zur Ringmethode die Grenzfläche nur berührt und nicht in die andere Phase hineingedrückt/gezogen. Eine Phasendurchmischung wird so vermieden.
Bei der Ringmessung wird die Grenzfläche aufgrund der Bewegung des Rings permanent neu gebildet. Bei zu hohen Bewegungsgeschwindigkeiten, jedoch auch bei Lösungen großer Moleküle oder bei Flüssigkeiten mit hohen Viskositäten wird möglicherweise das Diffusionsgleichgewicht an der Grenzfläche nicht erreicht, so dass es bei der Ringmethode zu verfälschten Messwerten kommen kann. Diese Fehlerquelle wird bei der statischen Plattenmethode umgangen, da die Platte nach der Berührung mit der Grenzfläche nicht mehr bewegt wird.