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表面活性剂的临界胶束浓度

发表时间:2021-06-23

       这个现象可以简单的解释为:当溶液中表面活性剂浓度增加时,这种具有潜水和亲水基的活性分子。就会吸附到气——液界面,而且是定向排列。活性分子在表面上聚集的结果,使表面张力降低。当溶液浓度增加到一定值时,表面就被一层分子所覆盖。这时,即使再增加浓度,表面上也不能再容纳更多分子,这时表面浓度达到最大值,因此表面张力不会再降低。但此时溶液内部分子却不断增多,将出现成团结构,这是一种缔合胶体,是由活性分子的憎水基团互相缔合形成的,亲水基团则留在缔合体的表面,与水相接触,这样可使界面能降到最低,这种成团结构称胶束,开始形成胶束的浓度称为临界胶束浓度,用CMC表示。

      临界胶束溶液可以通过各种物理性质的突变来确定。尽管由于实验方法的不同,所得CMC值往往难于完全一致,但是突变点总是落在一个很狭的浓度范围内。下表是几种类型的表面活性剂的CMC值。相互比较一下,可以看出,CMC值与活性剂的结构有一定的联系。

                         某些表面活性剂的临界胶束浓度(mol/L)

表面活性剂

CMC

表面活性剂

CMC

R8SO4Na

0.136

R12COOK

0.0125

R12SO4Na

0.00865

R12SO3Na

0.010

R14SO4Na

0.0024

R12SO4Na

0.00865

R16SO4Na

0.00058

R12NH3CL

0.014

R18SO4Na

0.000165

R12N(CH3)3Br

0.016

R8O(CH2CH2O)6H

9.9×10-3

R12O(CH2CH2O)6H

8.7×10-5

R10O(CH2CH2O)6H

9×10-4

R12O(CH2CH2O)9H

1×10-4

R12O(CH2CH2O)6H

8.7×10-5

R12O(CH2CH2O)12H

1.4×10-4

R14O(CH2CH2O)6H

1×10-5

 

 

R16O(CH2CH2O)6H

1×10-6

 

 

C8H17CH2COOK

0.01

R16SO4Na

5.8×10-4

C8H17CH(COOK)2

0.35

R12CHSO4Na)R3

1.72×10-3

C10H21CH2COOK

0.025

R10CHSO4Na)R5

2.35×10-3

C10H21CH(COOK)2

0.13

R8CHSO4Na)R7

4.25×10-3

注:表中R代表烷烃基,下注数字代表碳原子数。

       表面活性剂水溶液的一个重要特点,就是能够溶解一些不溶或微溶于水的物质。通常活性剂的浓度必须在CMC以上,这种现象才产生。例如在100ml,10%油酸钠的水溶液中,可以溶解10ml苯,也能溶解一些其他碳氢化合物。这个现象叫加溶作用。它既不同于溶解作用,又不同于乳化作用,而具有以下几个特点。

1.加溶作用是个自发过程,被加溶物的化学势加溶后降低,使体系更趋稳定。

2.加溶后不存在两相,溶液是透明的,没有两相的界面存在。

3.是平衡态,可以用不同方式得到。在肥皂溶液内加溶某物质的饱和溶液,可以由过饱和溶液或由逐渐溶解而达到饱和,这两种步骤所得结果,由实验证明完全相同。

4.通常溶解过程会使溶液的依数性有很大改变,但碳氢化合物加溶后,对依数性影响很小,这说明在加溶过程中溶质没有分解成分子或离子,而以整团分子分散在肥皂溶液中,因为只有这样,质点的数目才不会增多。

        综上所述,很自然地会把加溶作用与胶束联想在一起。按相似相溶的原理,非极性的碳氢化合物应能溶于胶束内部,这样就能解释为什么溶质的溶解度虽然增大,而质点数目却变化不大这样一个事实。通过X-射线的实验,也证明了加溶后的胶束确实是胀大了。


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