臨界膠束濃度作用

表面活性劑分子在溶劑中締合形成膠束的最低濃度即為臨界膠束濃度(criticalmicelleconcentrationcmc)表面活性劑的表面活性源于其分子的兩親結(jié)構(gòu)，親水基團(tuán)使分子有進(jìn)入水中的趨勢，而憎水基團(tuán)則竭力阻止其在水中溶解而從水的內(nèi)部向外遷移，有逃逸水相的傾向。這兩種傾向平衡的結(jié)果使表面活性劑在水表富集，親水基伸向水中，憎水基伸向空氣，其結(jié)果是水表面好像被一層非極性的碳?xì)滏溗采w，從而導(dǎo)致水的表面張力下降。表面活性劑在界面富集吸附一般的單分子層，當(dāng)表面吸附達(dá)到飽和時(shí)，表面活性劑分子不能在表面繼續(xù)富集，而憎水基的疏水作用仍竭力促使分子逃離水環(huán)境，于是表面活性劑分子則在溶液內(nèi)部自聚，即疏水基聚集在一起形成內(nèi)核，親水基朝外與水接觸形成外殼，組成最簡單的膠團(tuán)。而開始形成膠團(tuán)時(shí)的表面活性劑的濃度稱之為臨界膠束濃度，簡稱cmc.當(dāng)溶液達(dá)到臨界膠束濃度時(shí)，溶液的表面張力降至最低值，此時(shí)再提高表面活性劑濃度，溶液表面張力不再降低而是大量形成膠團(tuán)，此時(shí)溶液的表面張力就是該表面活性劑能達(dá)到的最小表面張力，用cmc表示。表面活性劑分子濃度增加，其結(jié)構(gòu)會(huì)從單分子轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙?、棒狀和層狀膠束.通常認(rèn)為形成球形膠束時(shí)的濃度為第一臨界膠束濃度(criticalmicelleconcentration,CMC),球形膠束轉(zhuǎn)變?yōu)榘魻钅z束時(shí)的濃度為第二臨界膠束濃度.在達(dá)到第一CMC的狹窄范圍內(nèi)，表面活性劑的許多物理化學(xué)性質(zhì)都會(huì)發(fā)生變化，如表面張力、密度、折射率、粘度、滲透壓和光散射強(qiáng)度等檢測方法1、表面張力用表面張力與濃度的對數(shù)作圖，在表面吸附達(dá)到飽和時(shí)，曲線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，該點(diǎn)的濃度即為臨界膠束濃度。表面活性劑水溶液的表面張力開始時(shí)隨溶液濃度增加而急劇下降，到達(dá)一定濃度(即cmc)后則變化緩慢或不再變化。因此常用表面張力-濃度對數(shù)圖確定cmc。具體做法：測定一系列不同濃度表面活性劑溶液的表面張力，作出Y-lgc曲線，將曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)兩側(cè)的直線部分外延，相交點(diǎn)的濃度即為此體系中表面活性劑的cmc。這種方法可以同時(shí)求出表面活性劑的cmc和表面吸附等溫線。優(yōu)點(diǎn)：簡單方便;對各類表面活性劑普遍適用；靈敏度不受表面活性劑類型、活性高低、濃度高低、是否有無機(jī)鹽等因素的影響。一般認(rèn)為表面張力法是測定表面活性劑cmc的標(biāo)準(zhǔn)方法。電導(dǎo)率（測定cmc的經(jīng)典方法）用電導(dǎo)率與濃度的對數(shù)作圖，在表面吸附達(dá)到飽和時(shí)，曲線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，該點(diǎn)的濃度即為臨界膠束濃度。優(yōu)點(diǎn)：簡便；局限性：只限于測定離子型表面活性劑。確定cmc時(shí)可用電導(dǎo)率對濃度或摩爾電導(dǎo)率對濃度的平方根作圖，轉(zhuǎn)折點(diǎn)的濃度即為cmc。染料法某些染料在水中和膠團(tuán)中的顏色有明顯差別的性質(zhì)，采用滴定的方法測定cmc。具體方法：先在較高濃度（＞cmc）的表面活性劑溶液中加入少量染料，此染料加溶于膠團(tuán)中，呈現(xiàn)某種顏色。再用滴定的方法，用水將此溶液稀釋，直至顏色發(fā)生顯著變化，此時(shí)溶液的濃度即為cmc。優(yōu)點(diǎn)：只要找到合適的染料，此法非常簡便。但有時(shí)顏色變化不夠明顯，使cmc不易準(zhǔn)確測定，此時(shí)可以采用光譜儀代替目測，以提高準(zhǔn)確性。濁度法非極性有機(jī)物如烴類在表面活性劑稀溶液（＜cmc）中一般不溶解，體系為渾濁狀。當(dāng)表面活性劑濃度超過cmc后，溶解度劇增，體系變清。這是膠團(tuán)形成后對烴起到了加溶作用的結(jié)果。觀測加入適量烴的表面活性劑溶液的濁度隨表面活性劑濃度變化情況，濁度突變點(diǎn)的濃度即為表面活性劑的cmc。實(shí)驗(yàn)時(shí)可以使用目測或濁度計(jì)判斷終點(diǎn)。這種辦法存在加溶物影響表面活性劑cmc的問題，一般是使cmc降低，降低程度隨所用烴的類型而異。若用苯作加溶物，有時(shí)cmc可降低30%。光散射法膠團(tuán)為幾十個(gè)或更多的表面活性劑分子或離子的締合體，其尺寸進(jìn)入光波波長范圍，而具有較強(qiáng)的光散射利用散射光強(qiáng)度-溶液濃度曲線中的突變點(diǎn)可以測定cmc。此法除測定cmc外，還可以測定膠團(tuán)的聚集、膠團(tuán)的形狀和大??；此法除測定cmc外，還可以測定膠團(tuán)的聚集數(shù)、膠團(tuán)的形狀和大?。灰笕芤悍浅８蓛?，任何塵埃質(zhì)點(diǎn)都對測定有顯著影響。6、 其他溶液性質(zhì)原則上只要溶液性質(zhì)隨溶液中膠束的產(chǎn)生而發(fā)生改變，就存在一個(gè)與濃度曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從而通過作圖得到臨界膠束濃度利用范例：利用臨界膠束濃度這一概念，我們可以巧妙的將溶液設(shè)計(jì)于所用主要表面活性劑臨界膠束濃度之上，使其在使用過程中形成雙分子層，即第一層表面活性劑分子的疏水基附著于固體表面，親水基伸向外面，第二層表面活性劑的親水基與第一層的親水基附著，