1-2 1) 界面の性質







界面とは、2つの相が接している時の、境界面です。
例としては、水滴と空気の境界面が挙げられます。


液体の表面において働く力が表面張力です。
表面の分子は、液体に触れていない部分が液体分子の影響を受けないため
内部へと分子間力により引きこまれます。
この引き込まれる力の和が表面張力です。(分子間力が強いほど、表面張力も強くなります。)
その結果、表面積が最小になるように、すなわち表面が球状になります。
表面張力
の単位は J/m2, 又は N/m です。(N/mは、J=N・mより導くことができます。)

分子間力は、溶液の溶質濃度と密接な関係があります。
溶質の濃度と、表面張力の関係は、Gibbs(ギブズ)の吸着等温式で表されます。

以下の式になります。



※Γ:溶液表面への、溶質の単位面積あたりの吸着量
(要は、溶質により、どれだけ溶液表面が覆われているか)
※C:溶質の濃度、R:気体定数、T:絶対温度
※dγ/dC:溶質濃度変化による表面張力変化


表面張力の測定法として代表的なものが2つあります。

毛管上昇法と、滴重法です。
実際の測定法としてはそれぞれ
円環法(デュヌイのリング法)と、ウィルへルミーのつり板法が知られています。



表面張力が関与する、製剤において重要な概念がぬれです。

ぬれとは、気体-固体の界面が、液体-固体の界面に置換する現象のことです。
要は、今まで液体が触れていなかった部分が、液体で濡れるという現象です。
ぬれを考慮することは、粉末医薬品の品質や、動態において重要です。

ぬれは、接触角により分類されます。
接触角とは、下図のθのことです。


接触角θ=0
つまりぺた~っと液相が広がるようなぬれのことを
拡張ぬれと呼びます。

接触角がθ=0~90
つまりじわ~っと液相が広がるようなぬれのことを
浸漬ぬれと呼びます。

接触角がθ=90より大きい
つまり ぴとっと 液相がつくようなぬれのことを
付着ぬれと呼びます。


ぬれにおける表面張力の関係として
Young(ヤング)式が知られています。
以下の式になります。




※各項については、下図を参照