Monocapa

El tiempo de formación de la monocapa, o tiempo de monocapa , es el tiempo promedio necesario para que una superficie se cubra con un adsorbato, como el oxígeno que se adhiere al aluminio fresco. Si el adsorbato tiene un coeficiente de adherencia unitario , de modo que cada molécula que llega a la superficie se adhiere a ella sin reevaporarse, entonces el tiempo de monocapa es, aproximadamente:

${\displaystyle t={\frac {3\times 10^{-4}\,\mathrm {Pa} \cdot \mathrm {s} }{P}}}$

donde t es el tiempo y P es la presión. Se tarda aproximadamente 1 segundo en cubrir una superficie a una presión de 300  μPa (2×10 ⁻⁶  Torr).

Una monocapa de Langmuir se puede comprimir o expandir modificando su área con una barrera móvil en una balanza de película de Langmuir. Si se mide la tensión superficial de la interfaz durante la compresión, se obtiene una isoterma de compresión . Esta isoterma muestra la variación de la presión superficial (${\displaystyle \Pi =\gamma ^{o}-\gamma }$, dónde${\displaystyle \gamma ^{o}}$es la tensión superficial de la interfaz antes de que se forme la monocapa) con el área (el inverso de la concentración superficial)${\displaystyle \Gamma ^{-1}}$). Es análogo a un proceso 3D en el que la presión varía con el volumen .

Se pueden detectar diversas fases bidimensionales, cada una separada por una transición de fase . Durante la transición de fase, la presión superficial no cambia, pero el área sí, al igual que durante las transiciones de fase normales, donde el volumen cambia pero la presión no. Las fases 2D, en orden creciente de presión:

• Gas bidimensional: hay pocas moléculas por unidad de área y tienen pocas interacciones; por lo tanto, se pueden usar ecuaciones de estado análogas a las de los gases tridimensionales: la ley de los gases ideales.${\displaystyle \Pi A=RT}$, dónde${\displaystyle A}$es el área por mol. A medida que aumenta la presión superficial, se necesitan ecuaciones más complejas (Van der Waals, virial...).
• líquido expandido
• líquido comprimido
• Sólido

Si el área se reduce aún más una vez alcanzada la fase sólida, se produce un colapso, la monocapa se rompe y se forman agregados solubles y multicapas.

Las monocapas de Gibbs también siguen ecuaciones de estado, que pueden deducirse de la isoterma de Gibbs .

• Para soluciones muy diluidas${\displaystyle \gamma =\gamma _ {o}-mC}$, a través de la isoterma de Gibbs se llega a otro análogo de la ley de los gases ideales${\displaystyle \Pi =\Gamma RT}$
• Para soluciones más concentradas y aplicando la isoterma de Langmuir${\displaystyle \Gamma =\Gamma _{\max }{\frac {C}{a+C}}}$, de este modo${\displaystyle \Pi =\Gamma _{\max }RT\left(1+{\frac {C}{a}}\right)}$