Модели поверхностного натяжения для бинарных водных растворов: обзор и сопоставление

Поверхностное натяжение жидкость–воздух водных растворов является фундаментальной величиной в многокомпонентной термодинамике и гидродинамике и потому имеет значение во многих научных и инженерных областях. Для его количественного описания предложено множество моделей. В этой обзорной статье представлены наиболее популярные модели и оценена их способность воспроизводить экспериментальные данные для десяти бинарных водных растворов электролитов и органических молекул, выбранных как представитель различных типов растворённых веществ. Кроме того, мы предлагаем новую модель, воспроизводящую сигмоидальные формы кривых (Sigmoid-модель) для эмпирической аппроксимации экспериментальных данных по поверхностному натяжению. Поверхностное натяжение слабо поверхностно-активных веществ хорошо воспроизводится всеми моделями. В то же время лишь немногие модели успешно описывают поверхностное натяжение водных растворов с сильно поверхностно-активными веществами. Для веществ с пределом растворимости экспериментальные данные обычно отсутствуют для поверхностного натяжения насыщенных растворов и чистой жидкой фазы растворённого вещества. Мы обсуждаем подходы к оценке этих величин и подчёркиваем необходимость дальнейших исследований. Разработанная Sigmoid-модель наилучшим образом воспроизводит поверхностное натяжение всех протестированных растворов и может быть рекомендована для широкого диапазона бинарных смесей на всём интервале концентраций.