The behaviour of dyes at oil/water interfaces

Summary The adsorption of ionic dyes, the builder effect, and the interaction between ionic dyes and surface active agents were investigated by using the electrocapillarity at oil/water interfaces. The oil phase was the solution of tetra-butylammonium chloride, sodium cetylsulphate, cetylpyridinium chloride or stearylamine in methylisobutylketone, and the water phase contained various dyes in addition to the inorganic electrolyte. The interfacial tension decreased over the anodic (or cathodic) polarization range, when anionic (or cationic) dyes were added to the water phase, thus indicating the dye adsorption at the interface. The interfacial excess of dye ions was found to increase linearly with the cubic roots of dye concentration and of ionic strength of the water phase. The counterion binding took place at the oil/water interface between anionic (or cationic) dyes and positive (or negative) head groups of surface active agent ions adsorbed at the interface. It was found that the equilibrium constants of binding between anionic dyes and cationic surface active agents at the oil/water interface were of the same order of magnitude as, and a little larger than, those obtained at the water bulk phase.

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Zusammenfassung An Öl-Wasser-Grenzflächen wurde die Adsorption ionischer Farbstoffe, die Füllerwirkung und die Wechselwirkung zwischen ionischen Farbstoffen und grenzflächenaktiven Verbindungen mit Hilfe der Elektrokapillarität untersucht. Die Ölphase bestand aus einer Lösung von Tetrabutylammoniumchlorid, Natriumcetylsulfat und Cetylpyridiniumchlorid oder Stearylamin in Methylisobutylketon. Die wässerige Phase enthielt verschiedene Farbstoffe und anorganische Elektrolyte. Die Grenzflächenspannung wurde durch anodische (bzw. kathodische) Polarisation erniedrigt, wenn anionischer (bzw. kationischer) Farbstoff zur Wasserphase gegeben wurde. Dies zeigt an, daß Farbstoff an der Grenzfläche adsorbiert wird. Die Grenzflächenkonzentration des Farbstoffions nimmt linear mit der Kubikwurzel der Farbstoffkonzentration und mit der Ionenstärke zu. Als Gegenionen für die anionischen (bzw. kationischen) Farbstoffe an der Grenzfläche wirken die positiven (bzw. negativen) Endgruppen der Tenside, die ebenfalls in der Grenzschicht adsorbiert sind. Die Gleichgewichtskonstanten für die Wechselwirkung zwischen den ionischen Farbstoffen und den grenzflächenaktiven Verbindungen sind an der Öl-Wasser-Grenzfläche von der gleichen Größenordnung bzw. geringfügig größer als in der wässerigen Volumenphase.

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With 12 figures and 2 tables