Abstract
Adsorption of ions at the surface of solutions of ionic surface-active substances can directly be studied using hot atoms. Extremely small amounts of suitable radioactive ions, or ions liable to undergo induced nuclear transformations in situ, are added to such solutions, replacing some of the normal counter ions coadsorbed at the primary-adsorbed organic ions. Hot atoms with energies from about 100 keV down to a few electron volts give ranges in water from about 1000 A down to monomoleeular layers. This makes them suitable for sensitive surface layer studies. The hot atoms ejected from the surface are collected and counted. Among {alpha}-disintegration recoils, the system Bi{sup 212}/Tl{sup 208} has proved to be suitable. Now, by refining the method, valuable information about adsorption conditions at sodium dodecyl sulphate surface layers could be found. The kinetics of adsorption was studied by following in time the collected recoil activity caused by Bi-ion adsorption. Adsorption isotherms of Bi-ions as a function of the bulk concentration of the surface-active substance under varying conditions of ionic strength, pH and Bi{sup 212} activity were measured. By comparing these isotherms with those obtained by measuring the surface tension of the solutions and calculating the surface excess with the
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Avrahami, Menashe;
Steiger, Naftali H
[1]
- Department of Chemistry, Technion - Israel Institute of Technology, Haifa (Israel)
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Avrahami, Menashe, and Steiger, Naftali H.
Adsorption studies at ionized surface layers by means of hot atoms; Etude, a l'aide d'atomes excites, de l'adsorption dans des couches superficielles ionisees; Issledovanie pri pomoshchi goryachikh atomov adsorbtsii na ionizirovannykh poverkhnostnykh sloyakh; Estudios, con ayuda de atomos excitados, de la adsorcion en capas superficiales ionizadas.
IAEA: N. p.,
1962.
Web.
Avrahami, Menashe, & Steiger, Naftali H.
Adsorption studies at ionized surface layers by means of hot atoms; Etude, a l'aide d'atomes excites, de l'adsorption dans des couches superficielles ionisees; Issledovanie pri pomoshchi goryachikh atomov adsorbtsii na ionizirovannykh poverkhnostnykh sloyakh; Estudios, con ayuda de atomos excitados, de la adsorcion en capas superficiales ionizadas.
IAEA.
Avrahami, Menashe, and Steiger, Naftali H.
1962.
"Adsorption studies at ionized surface layers by means of hot atoms; Etude, a l'aide d'atomes excites, de l'adsorption dans des couches superficielles ionisees; Issledovanie pri pomoshchi goryachikh atomov adsorbtsii na ionizirovannykh poverkhnostnykh sloyakh; Estudios, con ayuda de atomos excitados, de la adsorcion en capas superficiales ionizadas."
IAEA.
@misc{etde_22025745,
title = {Adsorption studies at ionized surface layers by means of hot atoms; Etude, a l'aide d'atomes excites, de l'adsorption dans des couches superficielles ionisees; Issledovanie pri pomoshchi goryachikh atomov adsorbtsii na ionizirovannykh poverkhnostnykh sloyakh; Estudios, con ayuda de atomos excitados, de la adsorcion en capas superficiales ionizadas}
author = {Avrahami, Menashe, and Steiger, Naftali H}
abstractNote = {Adsorption of ions at the surface of solutions of ionic surface-active substances can directly be studied using hot atoms. Extremely small amounts of suitable radioactive ions, or ions liable to undergo induced nuclear transformations in situ, are added to such solutions, replacing some of the normal counter ions coadsorbed at the primary-adsorbed organic ions. Hot atoms with energies from about 100 keV down to a few electron volts give ranges in water from about 1000 A down to monomoleeular layers. This makes them suitable for sensitive surface layer studies. The hot atoms ejected from the surface are collected and counted. Among {alpha}-disintegration recoils, the system Bi{sup 212}/Tl{sup 208} has proved to be suitable. Now, by refining the method, valuable information about adsorption conditions at sodium dodecyl sulphate surface layers could be found. The kinetics of adsorption was studied by following in time the collected recoil activity caused by Bi-ion adsorption. Adsorption isotherms of Bi-ions as a function of the bulk concentration of the surface-active substance under varying conditions of ionic strength, pH and Bi{sup 212} activity were measured. By comparing these isotherms with those obtained by measuring the surface tension of the solutions and calculating the surface excess with the aid of a suitably modified Gibbs' isotherm, the adsorption of Bi{sup +++} and Pb{sup ++} relative to that of Na{sup +} and H{sub 3}O{sup +}, and by this the extent of ion exchange in the adsorbed layer could be determined. As the method measures the adsorption of charged species, surface reactions transforming primary-adsorbed organic anions to a non-ionic state could be followed. Conclusions could be drawn about the formation of a non-ionized acid soap in the surface and about micelle formation in the bulk under various experimental conditions. (author) [French] L'adsorption d'ions a la surface de solutions de substances ioniques tensioactives peut etre etudiee directement si l'on utilise des atomes excites. Des quantites extremement faibles d'ions radioactifs appropries, ou d'ions capables de subir in situ des transformations nucleaires induites, sont ajoutees a ces solutions, en remplacement de certains contre-ions coadsorbes sur les ions organiques adsorbes initialement. Des atomes excites dont l'energie va de 100 keV a quelques electrons volts seulement ont dans l'eau un parcours compris entre 1000A et des valeurs correspondant aux couches monomoleculaires. On peut donc s'en sarvir pour des etudes tres sensibles sur les couches superficielles. Les atomes excites qui sont expulses de la surface sont separes et comptes. Pour obtenir des particules de recul par desintegration {alpha}, le systeme {sup 212}Bi/{sup 208}Tl s'est revele satisfaisant. En ameliorant cette methode, on a pu obtenir des rensaignernents utiles sur les conditions d'adsorption en couches superficielles de dodecyl-sulfate de sodium. On a etudie la cinetique de cette adsorption en suivant dans le temps l'activite des particules de recul formees par adsorption d'ions Bi. On a mesure les isothermes d'adsorption des ions Bi en fonction de la concentration globale de la substance tensioactive sous differentes conditions de force ionique, de pH et d'activite {sup 212}Bi. En comparant ces isothermes avec ceux obtenus par mesure de la tension superficielle des solutions et en calculant l'exces de surface a l'aide d'un isotherme de Gibbs convenablement modifie, on a pu determiner l'adsorption de Bi{sup +++} et de Pb{sup ++} par rapport a celle de Na{sup +} et de H{sub 3}O{sup +} et, a partir de ces donnees, l'importance de l'echange ionique dans la couche adsorbee. Etant donne que cette methode permet de mesurer l'adsorption des especes ionisees, on a pu suivre les reactions de surface transformant les anions organiques primaires adsorbes en un etat non ionique. On a pu en tirer des conclusions sur la formation de savons acides non ionises en surface et sur certaines formations de micelles dans la masse de la solution dans les differentes conditions experimentales. (author) [Spanish] Los atomos excitados permiten estudiar directamente la adsorcion de iones en la superficie de soluciones de sustancias tensoactivas ionicas. Para efectuar tales estudios se anaden a esas soluciones cantidades muy pequenas de iones radiactivos adecuados, o de iones susceptibles de experimentar transformaciones nucleares inducidas in situ, que sustituyen a algunos de los contra-iones coadsorbidos en los iones organicos adsorbidos inicialmente. El alcance en agua de los iones excitados cuyas energias estan comprendidas entre unos 100 keV y algunos electron-voltios oscila entre 1000 A y valores del orden del espesor de capas monomoleculares. Por ello, permiten realizar estudios muy sensibles de las capas superficiales. Los atomos excitados expulsados de la superficie se separan para proceder a su recuento. Para obtener particulas de retroceso por desintegracion alfa, puede utilizarse, entre otros, el sistema {sup 212}Bi/{sup 208}Tl. Perfeccionando el metodo, los autores han podido reunir datos interesantes sobre las condiciones de adsorcion en capas superficiales de soluciones de dodecilsulfato sodico. Estudiaron la cinetica de la adsorcion registrando en fimcion del tiempo la actividad de las particulas de retroceso formadas por adsorcion de iones Bi, y determinaron las isotermas de adsorcion de los iones Bi en funcion de la concentracion total de la sustancia tensoactiva en diversas condiciones de fuerza ionica, de pH y de actividad del {sup 212}Bi. Comparando estas isotermas con las obtenidas al medir la tension superficial de las soluciones, y calculando el exceso de superficie con ayuda de una isoterma de Gibbs convenientemente modificada, pudieron determinar la adsorcion del Bi{sup 3+} y del Pb{sup ++} con respecto al Na{sup +} y al H{sub 3}O{sup +} ; de estos datos, derivan el grado de intercambio ionico en la capa adsorbida. Como este metodo mide la adsorcion de las especies ionizadas, fue posible seguir las reacciones superficiales por las que los aniones organicos adsorbidos inicialmente pasan al estado no ionico. Los autores pudieron deducir la formacion de un jabon acido no ionizado en la superficie y llegar a conclusiones sobre la formacion de micelas en la masa de la solucion, en diversas condiciones experimentales. (author) [Russian] S pomoshch'yu goryachikh atomov mozhno neposredstvenno issledovat' yavleniya adsorbtsii ionov na poverkhnosti rastvorov aktivnykh veshchestv s ionizirovannoj poverkhnost'yu. K takim rastvoram dobavlyayutsya chrezvychajno malye kolichestva sootvetstvuyushchikh radioaktivnykh ionov ili ionov, mogushchikh podvergnut'sya na meste navedennym yadernym pre- obrazovaniyam: ehti iony zamenyayut obychnye sluzhashchie dlya otscheta iony, adsorbirovannye vmeste s pervichnymi organicheskimi ionami. Goryachie atomy s ehnergiej priblizitel'no ot 100 kehv i vplot' do neskol'kikh ehlektronvol't dayut v vode sloi tolshchinoj priblizitel'no ot 1000 angstremov i vplot' do odnomolekulyarnykh. EHto delaet ikh prigodnymi dlya izucheniya chuvstvitel'nogo poverkhnostnogo sloya. Goryachie atomy, vytalkivaemye s poverkhnosti, sobirayutsya i podvergayutsya otschetu. Sredi otdach, ispytyvayushchikh al'fa-raspad, okazalas' podkhodyashchej sistema Bi-212/Tl-208. Putem dal'nejshej razrabotki ehtogo metoda mogli byt' polucheny tsennye svedeniya otnositel'no uslovij adsorbtsii na poverkhnostnykh sloyakh sernokislogo natriya dodetsilovoj kisloty. Kinetika adsorbtsii byla izuchena nablyudeniem vo vremeni za aktivnost'yu sobrannoj otdachi, vyzvannoj adsorbtsiej ionov vismuta. Byli zamereny izotermy adsorbtsii ionov vismuta v funktsii ot massovoj kontsentratsii poverkhnostnogo aktivnogo veshchestva v razlichnykh usloviyakh ionnoj intensivnosti, a takzhe rN i aktivnost' Bi-212. Putem sopostavleniya ehtikh izoterm s izotermami, poluchennymi izmereniem poverkhnostnogo napryazheniya rastvorov i putem podscheta poverkhnostnogo izbytka pri pomoshchi nadlezhashchim obrazom izmenennoj izotermy Gibbsa, udalos' opredelit' adsorbtsiyu Bi{sup +++} i Pb{sup ++} po otnosheniyu k adsorbtsii Na{sup +} i H{sub 3}O{sup +} i tem samym ustanovit' stepen' ionnogo obmena v adsorbirovannom sloe. Tak kak ehtot metod pozvolyaet izmeryat' adsorbtsiyu zaryazhennykh chastits, to mozhno bylo prosledit' za poverkhnostnymi reaktsiyami, prevrashchayushchimi pervichnye pogloshchennye organicheskie aniony v neionnoe sostoyanie. Iz ehtogo mozhno bylo vyvesti zaklyuchenie otnositel'no obrazovaniya neionizirovannogo kislotnogo myla na poverkhnosti i otnositel'no obrazovaniya nitselly v masse rastvora pri razlichnykh ehksperimental'nykh usloviyakh. (author)}
place = {IAEA}
year = {1962}
month = {Mar}
}
title = {Adsorption studies at ionized surface layers by means of hot atoms; Etude, a l'aide d'atomes excites, de l'adsorption dans des couches superficielles ionisees; Issledovanie pri pomoshchi goryachikh atomov adsorbtsii na ionizirovannykh poverkhnostnykh sloyakh; Estudios, con ayuda de atomos excitados, de la adsorcion en capas superficiales ionizadas}
author = {Avrahami, Menashe, and Steiger, Naftali H}
abstractNote = {Adsorption of ions at the surface of solutions of ionic surface-active substances can directly be studied using hot atoms. Extremely small amounts of suitable radioactive ions, or ions liable to undergo induced nuclear transformations in situ, are added to such solutions, replacing some of the normal counter ions coadsorbed at the primary-adsorbed organic ions. Hot atoms with energies from about 100 keV down to a few electron volts give ranges in water from about 1000 A down to monomoleeular layers. This makes them suitable for sensitive surface layer studies. The hot atoms ejected from the surface are collected and counted. Among {alpha}-disintegration recoils, the system Bi{sup 212}/Tl{sup 208} has proved to be suitable. Now, by refining the method, valuable information about adsorption conditions at sodium dodecyl sulphate surface layers could be found. The kinetics of adsorption was studied by following in time the collected recoil activity caused by Bi-ion adsorption. Adsorption isotherms of Bi-ions as a function of the bulk concentration of the surface-active substance under varying conditions of ionic strength, pH and Bi{sup 212} activity were measured. By comparing these isotherms with those obtained by measuring the surface tension of the solutions and calculating the surface excess with the aid of a suitably modified Gibbs' isotherm, the adsorption of Bi{sup +++} and Pb{sup ++} relative to that of Na{sup +} and H{sub 3}O{sup +}, and by this the extent of ion exchange in the adsorbed layer could be determined. As the method measures the adsorption of charged species, surface reactions transforming primary-adsorbed organic anions to a non-ionic state could be followed. Conclusions could be drawn about the formation of a non-ionized acid soap in the surface and about micelle formation in the bulk under various experimental conditions. (author) [French] L'adsorption d'ions a la surface de solutions de substances ioniques tensioactives peut etre etudiee directement si l'on utilise des atomes excites. Des quantites extremement faibles d'ions radioactifs appropries, ou d'ions capables de subir in situ des transformations nucleaires induites, sont ajoutees a ces solutions, en remplacement de certains contre-ions coadsorbes sur les ions organiques adsorbes initialement. Des atomes excites dont l'energie va de 100 keV a quelques electrons volts seulement ont dans l'eau un parcours compris entre 1000A et des valeurs correspondant aux couches monomoleculaires. On peut donc s'en sarvir pour des etudes tres sensibles sur les couches superficielles. Les atomes excites qui sont expulses de la surface sont separes et comptes. Pour obtenir des particules de recul par desintegration {alpha}, le systeme {sup 212}Bi/{sup 208}Tl s'est revele satisfaisant. En ameliorant cette methode, on a pu obtenir des rensaignernents utiles sur les conditions d'adsorption en couches superficielles de dodecyl-sulfate de sodium. On a etudie la cinetique de cette adsorption en suivant dans le temps l'activite des particules de recul formees par adsorption d'ions Bi. On a mesure les isothermes d'adsorption des ions Bi en fonction de la concentration globale de la substance tensioactive sous differentes conditions de force ionique, de pH et d'activite {sup 212}Bi. En comparant ces isothermes avec ceux obtenus par mesure de la tension superficielle des solutions et en calculant l'exces de surface a l'aide d'un isotherme de Gibbs convenablement modifie, on a pu determiner l'adsorption de Bi{sup +++} et de Pb{sup ++} par rapport a celle de Na{sup +} et de H{sub 3}O{sup +} et, a partir de ces donnees, l'importance de l'echange ionique dans la couche adsorbee. Etant donne que cette methode permet de mesurer l'adsorption des especes ionisees, on a pu suivre les reactions de surface transformant les anions organiques primaires adsorbes en un etat non ionique. On a pu en tirer des conclusions sur la formation de savons acides non ionises en surface et sur certaines formations de micelles dans la masse de la solution dans les differentes conditions experimentales. (author) [Spanish] Los atomos excitados permiten estudiar directamente la adsorcion de iones en la superficie de soluciones de sustancias tensoactivas ionicas. Para efectuar tales estudios se anaden a esas soluciones cantidades muy pequenas de iones radiactivos adecuados, o de iones susceptibles de experimentar transformaciones nucleares inducidas in situ, que sustituyen a algunos de los contra-iones coadsorbidos en los iones organicos adsorbidos inicialmente. El alcance en agua de los iones excitados cuyas energias estan comprendidas entre unos 100 keV y algunos electron-voltios oscila entre 1000 A y valores del orden del espesor de capas monomoleculares. Por ello, permiten realizar estudios muy sensibles de las capas superficiales. Los atomos excitados expulsados de la superficie se separan para proceder a su recuento. Para obtener particulas de retroceso por desintegracion alfa, puede utilizarse, entre otros, el sistema {sup 212}Bi/{sup 208}Tl. Perfeccionando el metodo, los autores han podido reunir datos interesantes sobre las condiciones de adsorcion en capas superficiales de soluciones de dodecilsulfato sodico. Estudiaron la cinetica de la adsorcion registrando en fimcion del tiempo la actividad de las particulas de retroceso formadas por adsorcion de iones Bi, y determinaron las isotermas de adsorcion de los iones Bi en funcion de la concentracion total de la sustancia tensoactiva en diversas condiciones de fuerza ionica, de pH y de actividad del {sup 212}Bi. Comparando estas isotermas con las obtenidas al medir la tension superficial de las soluciones, y calculando el exceso de superficie con ayuda de una isoterma de Gibbs convenientemente modificada, pudieron determinar la adsorcion del Bi{sup 3+} y del Pb{sup ++} con respecto al Na{sup +} y al H{sub 3}O{sup +} ; de estos datos, derivan el grado de intercambio ionico en la capa adsorbida. Como este metodo mide la adsorcion de las especies ionizadas, fue posible seguir las reacciones superficiales por las que los aniones organicos adsorbidos inicialmente pasan al estado no ionico. Los autores pudieron deducir la formacion de un jabon acido no ionizado en la superficie y llegar a conclusiones sobre la formacion de micelas en la masa de la solucion, en diversas condiciones experimentales. (author) [Russian] S pomoshch'yu goryachikh atomov mozhno neposredstvenno issledovat' yavleniya adsorbtsii ionov na poverkhnosti rastvorov aktivnykh veshchestv s ionizirovannoj poverkhnost'yu. K takim rastvoram dobavlyayutsya chrezvychajno malye kolichestva sootvetstvuyushchikh radioaktivnykh ionov ili ionov, mogushchikh podvergnut'sya na meste navedennym yadernym pre- obrazovaniyam: ehti iony zamenyayut obychnye sluzhashchie dlya otscheta iony, adsorbirovannye vmeste s pervichnymi organicheskimi ionami. Goryachie atomy s ehnergiej priblizitel'no ot 100 kehv i vplot' do neskol'kikh ehlektronvol't dayut v vode sloi tolshchinoj priblizitel'no ot 1000 angstremov i vplot' do odnomolekulyarnykh. EHto delaet ikh prigodnymi dlya izucheniya chuvstvitel'nogo poverkhnostnogo sloya. Goryachie atomy, vytalkivaemye s poverkhnosti, sobirayutsya i podvergayutsya otschetu. Sredi otdach, ispytyvayushchikh al'fa-raspad, okazalas' podkhodyashchej sistema Bi-212/Tl-208. Putem dal'nejshej razrabotki ehtogo metoda mogli byt' polucheny tsennye svedeniya otnositel'no uslovij adsorbtsii na poverkhnostnykh sloyakh sernokislogo natriya dodetsilovoj kisloty. Kinetika adsorbtsii byla izuchena nablyudeniem vo vremeni za aktivnost'yu sobrannoj otdachi, vyzvannoj adsorbtsiej ionov vismuta. Byli zamereny izotermy adsorbtsii ionov vismuta v funktsii ot massovoj kontsentratsii poverkhnostnogo aktivnogo veshchestva v razlichnykh usloviyakh ionnoj intensivnosti, a takzhe rN i aktivnost' Bi-212. Putem sopostavleniya ehtikh izoterm s izotermami, poluchennymi izmereniem poverkhnostnogo napryazheniya rastvorov i putem podscheta poverkhnostnogo izbytka pri pomoshchi nadlezhashchim obrazom izmenennoj izotermy Gibbsa, udalos' opredelit' adsorbtsiyu Bi{sup +++} i Pb{sup ++} po otnosheniyu k adsorbtsii Na{sup +} i H{sub 3}O{sup +} i tem samym ustanovit' stepen' ionnogo obmena v adsorbirovannom sloe. Tak kak ehtot metod pozvolyaet izmeryat' adsorbtsiyu zaryazhennykh chastits, to mozhno bylo prosledit' za poverkhnostnymi reaktsiyami, prevrashchayushchimi pervichnye pogloshchennye organicheskie aniony v neionnoe sostoyanie. Iz ehtogo mozhno bylo vyvesti zaklyuchenie otnositel'no obrazovaniya neionizirovannogo kislotnogo myla na poverkhnosti i otnositel'no obrazovaniya nitselly v masse rastvora pri razlichnykh ehksperimental'nykh usloviyakh. (author)}
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