Зависимость поверхностного натяжения раствора от концентрации растворенного вещества при постоянной температуре называется изотермой поверхностного натяжения. На рисунке приведены изотермы поверхностного натяжения для растворов ПИВ, ПНВ и ПАВ.
При увеличении концентрации поверхностно-активного вещества в растворе его поверхностное натяжение уменьшается по экспоненциальному закону и выходит на плато (прямую) при некоторой концентрации, отвечающей полному заполнению поверхностного слоя молекулами ПАВ (см. рисунок).
В случае поверхностно-неактивного вещества изотерма представляет собой прямую, параллельную оси концентраций.
Зависимость поверхностного натяжения раствора от концентрации поверхностно-инактивного вещества также линейна и выражается прямой, образующей острый угол с осью концентраций, т. е. чем выше концентрация ПИВ, тем выше поверхностное натяжение раствора.
Существует ряд уравнений, с помощью которых можно охарактеризовать процессы адсорбции. Какое уравнение связывает величину поверхностного натяжения с гиббсовской адсорбцией? Проанализируйте это уравнение.
Простых и доступных методов определения избытка растворенного вещества в адсорбционном слое на границах раздела жидкость-газ и жидкость-жидкость пока нет. Однако адсорбция в растворах всегда сопровождается изменением поверхностного натяжения. Это позволяет определять величину адсорбции вещества по изменению поверхностного натяжения раствора.
Количественное соотношение между удельной адсорбцией растворенного вещества и изменением поверхностного натяжения раствора с ростом концентрации при постоянной температуре было получено Гиббсом. Соответствующее уравнение называется уравнением изотермы адсорбции Гиббса или просто уравнением Гиббса:
,
где Γ – гиббсовская адсорбция (моль∙м-2); с – равновесная концентрация вещества в растворе (моль∙дм-3); R – универсальная газовая постоянная (Дж∙моль-1∙К-1); T – абсолютная температура (K).
Типичная изотерма адсорбции ПАВ на границе раствор-пар представлена на рисунке.
Из уравнения Гиббса следует, что величину адсорбции растворенного вещества можно определить по изменению поверхностного натяжения жидкости с ростом концентрации этого вещества в растворе.
Величина 
, соответствующая бесконечно малой концентрации вещества c, взятая с обратным знаком и полученная при постоянных значениях температуры и давления, называется поверхностной активностью (g):
.
Поверхностная активность – это мера способности вещества изменять поверхностное натяжение. Очевидно, что чем больше величина g, тем сильнее способность вещества понижать поверхностное натяжение. (Укажите знак параметра g для ПАВ и ПИВ. Чему равно значение g для ПНВ?) Как видно из формулы, поверхностную активность вещества обычно определяют, аппроксимируя его концентрацию к нулю; в этом случае найденные значения g для разных ПАВ можно будет корректно сравнивать, так как они будут зависеть только от природы ПАВ и растворителя.
Графически поверхностная активность может быть получена из изотермы поверхностного натяжения. Для этого к участку кривой, отвечающей минимальной концентрации растворенного вещества, проводится касательная до пересечения с осями.
Поверхностная активность равняется тангенсу угла a (т. е. отношению приращения σ к приращению с):
g = tga
