On the Multi-Layered Adsorption of Alcanols in the Vicinity of Liquid–Vapor Transition at the Saturated Hydrocarbon–Water Interface

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Structure of adsorption layer of long-chain monoatomic alcohols: 1-dodecanol and 1-tetracosanol at the interfaces n-hexane – water and n-hexadecane – water in the vicinity of “liquid – vapor” thermotropic phase transition is investigated by the method of X-ray reflectometry at synchrotron source. Model-independent structural data obtained on the adsorption layers under investigation deviate considerably from the structural parameters which have been proposed previously within a model-based representation and discussed in previous publications on said systems. It is shown that in the low-temperature mesophase the adsorption film consists of a Gibbs monolayer, a transitional liquid region with thickness of two to three monolayers ~50 Å and an extended (wide up to 200 Å) layer of micelles. Presence of a plane of the closest approach of micellar layer to the adsorption film at the interface is established. Transition to the high-temperature mesophase is followed by liquefying and partial evaporation of alcanol film along with observed depletion of micellar layer down to its complete disappearance.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. M. Tikhonov

P.L. Kapitza Institute for Physical Problems, RAS

Author for correspondence.
Email: tikhonov@kapitza.ras.ru
Russian Federation, Moscow

Yu. O. Volkov

Kurchatov Institute

Email: volkov.y@crys.ras.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Gibbs J.W. // Collected Works, Vol. 1: Thermo-dynamics. N.Y.: Dover, 1961. P. 219.
  2. Jasper J.J., Houseman B.L. // J. Phys. Chem. 1963. V. 67. P. 1548. https://www.doi.org/10.1021/j100801a035
  3. Motomura K. // J. Colloid Interface Sci. 1978. V. 64. P. 348. https://www.doi.org/10.1016/0021-9797(78)90372-7
  4. Lin M., Ferpo J.L., Mansaura P., Baret J.F. // J. Chem. Phys. 1979. V. 71. P. 2202. https://www.doi.org/10.1063/1.438551
  5. Hayami Y., Uemura A., Ikeda M., Aratono M., Motomura K. // J. Colloid Interface Sci. 1995. V. 172. P. 142. https://www.doi.org/10.1006/jcis.1999.6536
  6. Uredat S., Findenegg G.H. // Langmuir. 1999. V. 15. P. 1108. https://www.doi.org/10.1021/la981264q
  7. Aratono M., Murakami D., Matsubara H., Takiue T. // J. Phys. Chem. B. 2009. V. 113. P. 6347. https://www.doi.org/10.1021/jp9001803
  8. Tikhonov A.M., Pingali S.V., Schlossman M.L. // J. Chem. Phys. 2004. V. 120. P. 11822. https://www.doi.org/10.1063/1.1752888
  9. Zhang Z., Mitrinovic D.M., Williams S.M., Huang Z., Schlossman M.L. // J. Chem. Phys. 1999. V. 110. P. 7421. https://www.doi.org/10.1063/1.478644
  10. Pingali S.V., Takiue T., Guangming L., Tikhonov A.M., Ikeda N., Aratono M., Schlossman M.L. // J. Dispersion Sci. Technol. 2006. V. 27. P. 715. https://www.doi.org/10.1080/01932690600660582
  11. Tikhonov A.M., Schlossman M.L. // J. Phys.: Condens. Matter 2007. V. 19. P. 375101. https://www.doi.org/10.1088/0953-8984/19/37/375101
  12. Takiue T., Matsuo T., Ikeda N., Motomura K., Aratono M. // J. Phys. Chem. B 1998. V. 102. P. 4906. https://www.doi.org/10.1021/jp980292e
  13. Тихонов А.М., Асадчиков В.Е., Волков Ю.О., Нуждин А.Д., Рощин Б.С. // ПТЭ. 2021. № 1. С. 146. https://www.doi.org/10.31857/S0032816221010158
  14. Schlossman M.L., Synal D., Guan Y., Meron M., Shea-McCarthy G., Huang Z., Acero A., Williams S.M., Rice S.A., Viccaro P.J. // Rev. Sci. Instrum. 1997. V. 68. P. 4372. https://www.doi.org/10.1063/1.1148399
  15. Kozhevnikov I.V. // Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A. 2003. V. 508. P. 519. https://www.doi.org/10.1016/S0168-9002(03)01512-2
  16. Kozhevnikov I.V., Peverini L., Ziegler E. // Phys. Rev. B. 2012. V. 85. P. 125439. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.85.125439
  17. Becher P. Emulsions: Theory and Practice, 3rd ed. Oxford: Oxford University Press, 2001. 514 p.
  18. Smith G.N., Brown P., Rogers S.E., Eastoe J. // Langmuir. 2013. V. 29. P. 3252. https://www.doi.org/10.1021/la400117s
  19. Tikhonov A.M., Li M., Schlossman M.L. // J. Phys. Chem. B. 2001. V. 105. P. 8065. https://doi.org/10.1021/jp011657p
  20. Bertrand E., Dobbs H., Broseta D., Indekeu J., Bonn D., Meunier J. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 85. P. 1282. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.1282

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Angular dependences of the reflection coefficient R from dodecanol at the n-hexane-water interface, normalised to the Fresnel function RF, in the low-temperature (T = 8.0°C, circles; T = 20.0°C, squares) and high-temperature (T = 55.1°C, triangles) phases. The lines indicate the calculated reflection curves

Download (111KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Angular dependences of the reflection coefficient R from tetracosanol at the n-hexadecane-water interface, normalised to the Fresnel function RF, in the low-temperature (T = 50.8°C, circles), transition (T = 53.0°C, squares) and high-temperature (T = 81.9°C, triangles) phases. Lines indicate calculated reflection curves

Download (117KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Reconstructed electron concentration profiles ρ(z) for the n-hexane-water interface, normalised to the electron concentration in water at normal conditions ρw = 0.333 e/Å3, in the low-temperature (T = 8.0°C, solid line; T = 20.0°C, dashed line) and high-temperature (T = 55.1°C, dashed line) phases

Download (84KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Reconstructed electron concentration profiles ρ(z) for the n-hexadecane-water interface, normalised to the electron concentration in water at normal conditions ρw = 0.333 e/Å3, in the low-temperature (T = 50.8°C, solid line), transition (T = 53.0°C, dashed line) and high-temperature (T = 81.9°C, dotted line) phases

Download (92KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».