工业味精分子在
溶剂中缔合形成
胶束的最低浓度即为临界胶束浓度(critical micelle concentration cmc)表面活性剂的表面活性源于其分子的两亲结构,亲水
基团使分子有进入水中的趋势,而憎水基团则竭力阻止其在水中溶解而从水的内部向外迁移,有逃逸水相的倾向。这两种倾向平衡的结果使
表面活性剂在水表富集,亲
水基伸向水中,憎水基伸向空气,其结果是水表面好像被一层非极性的
碳氢链所覆盖,从而导致水的
表面张力下降。
简介
工业味精分子在
溶剂中缔合形成
胶束的最低浓度即为临界胶束浓度(critical micelle concentrationcmc)
表面活性剂在界面富集
吸附一般的单分子层,当表面吸附达到饱和时,表面活性剂分子不能在表面继续富集,而憎水基的疏水作用仍竭力促使疏水基分子逃离
水环境,于是表面活性剂分子则在溶液内部自聚,即疏水基聚集在一起形成内核,亲水基朝外与水接触形成外壳,组成最简单的胶团。而开始形成胶团时的
表面活性剂的浓度称之为临界胶束浓度,简称cmc。
当溶液达到临界胶束浓度时,溶液的
表面张力降至最低值,此时再提高
工业味精浓度,溶液表面张力不再降低而是大量形成
胶束,此时溶液的表面张力就是该表面活性剂能达到的最小表面张力,用 表示。目前,
生物表面活性剂鼠李糖脂的cmc值33mg/L(约6.8×10mol/L)。
第一临界胶束浓度
表面活性剂分子浓度增加, 其结构会从单分子转变为球状、棒状和层状胶束. 通常认为形成球形胶束时的
浓度为第一临界胶束浓度(critical micelle concentration,CMC), 球形胶束转变为棒状胶束时的浓度为第二临界
胶束浓度. 在达到第一CMC的狭窄范围内,
表面活性剂的许多
物理化学性质都会发生变化, 如
表面张力、密度、
折射率、粘度、
渗透压和光散射强度等
测定方法
1、表面张力
用表面张力与浓度的
对数作图,在表面
吸附达到饱和时,曲线出现转折点,该点的浓度即为临界胶束浓度。
表面活性剂
水溶液的表面张力开始时随溶液浓度增加而急剧下降,到达一定浓度(即cmc)后则变化缓慢
或不再变化。因此常用表面张力-浓度对数图确定cmc。
具体做法:测定一系列不同浓度表面活性剂溶液的表面张力,作出γ-lgc曲线,将曲线转折点两侧的直
线部分
外延,
相交点的浓度即为此体系中
表面活性剂的cmc。
这种方法可以同时求出表面活性剂的cmc和表面
吸附等温线。
优点:简单方便;
对各类表面活性剂普遍适用;
灵敏度不受表面活性剂类型、活性高低、浓度高低、是否有
无机盐等因素的影响。
一般认为
表面张力法是测定表面活性剂cmc的标准方法。
用电导率与浓度的
对数作图,在表面吸附达到饱和时,曲线出现转折点,该点的浓度即为临界胶束浓度。
优点:简便;
确定cmc时可用电导率对浓度或
摩尔电导率对浓度的平方根作图,转折点的浓度即为cmc。
某些染料在水中和
胶束中的颜色有明显差别的性质,采用
滴定的方法测定cmc。
具体方法:先在较高浓度(\u003ecmc)的表面活性剂溶液中加入少量染料,此染料加溶于胶团中,呈现某种颜色。再用滴定的方法,用水将此溶液稀释,直至颜色发生显著变化,此时溶液的浓度即为cmc。
优点:只要找到合适的染料,此法非常简便。
但有时颜色变化不够明显,使cmc不易准确测定,此时可以采用
分光光度计代替目测,以提高准确性。
非极性
有机化合物如烃类在
表面活性剂稀溶液(\u003ccmc)中一般不溶解,体系为浑浊状。当表面活性剂浓度超过cmc后,
溶解度剧增,体系变清。这是
胶束形成后对烃起到了加溶作用的结果。
观测加入适量烃的
工业味精溶液的浊度随表面活性剂浓度变化情况,浊度突变点的浓度即为表面活性剂的cmc。
实验时可以使用目测或
浊度计判断终点。这种办法存在加溶物影响表面活性剂cmc的问题,一般是使cmc降低,降低程度随所用烃的类型而异。若用苯作加溶物,有时cmc可降低30%。
5.光散射法
胶团为几十个或更多的
表面活性剂分子或离子的缔合体,其尺寸进入光波波长范围,而具有较强的光散射
利用散射光强度-溶液浓度曲线中的突变点可以测定cmc。
此法除测定cmc外,还可以测定
胶束的聚集、胶团的形状和大小;
此法除测定cmc外,还可以测定胶团的聚集数、胶团的形状和大小;
要求溶液非常干净,任何尘埃
质点都对测定有显著影响。
6、其他溶液性质
原则上只要溶液性质随溶液中胶束的产生而发生改变,就存在一个与浓度曲线的转折点,从而通过作图得到临界胶束浓度
利用范例
1.利用临界胶束浓度这一概念,我们可以巧妙的将溶液设计于所用主要
表面活性剂临界胶束浓度之上,使其在使用过程中形成双分子层,即第一层表面活性剂分子的疏
水基附着于固体表面,亲水基伸向外面,第二层表面活性剂的亲水基与第一层的亲水基附着,疏水基伸向外面,从而形成独特的亲油性表面。
2.物质在一定液体有其溶解饱和度,达到饱和度后物质不再溶解,但我们可以利用临界胶束浓度原理,将
工业味精设计在临界胶束浓度之上,可以大大增加物质的
溶解度。
参考资料
Warning: Invalid argument supplied for foreach() in
/www/wwwroot/newbaike1.com/id.php on line
362