临界胶束中浓度定义和如测量检测方案(表面张力仪)

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临界胶束浓度的定义和如何进行测量 简介 表面活性剂是能够降低液体表面张力，i两种液体的界面张力，或一种液体和固体之间的界面张力的一类化合物。表面活性剂类似于去污剂，润湿剂，乳化剂、发泡机和分散剂。表面活性剂是两亲分子，含有疏水烃尾和亲水头。因此，表面活性剂分子同时含有水溶性和油溶性组分(图1A)。当这些分子位于空气-水或油-水界面上，它们会自动排列使得亲水部分在水相中，疏水部分在空气或油相中(图1B)。另一个表面活性剂在水溶液中的能量倾向是形成胶束，疏水尾被亲水头基团包裹(图1C)。 图1：A)表面活性剂分子结构B)表面活性剂分子在空气-水界面 C)胶束 图2： 表面张力对表面活性剂浓度的曲线图(对数坐标) 在胶体和表面化学中，临界胶束浓度 (CMC)是认为开始产生胶束的浓度。低于该浓度，表面活性剂分子排列在表面，降低液体表面张力，当加入更多表面活性剂达到饱和以后，更多的表面活性剂分子就会形成胶束。这个浓度点就称为临界胶束浓度(如图2所示)，分为三个阶段： 1) 低浓度表面活性剂对表面张力影响很小； 2) 随着加入表面活性剂的量增加，表面张力快速下降； 3) 当达到临界胶束浓度点(CMC)，表面已经达到饱和，之后加入的表面活性剂分子不再对表面张力产生作用。 实际 CMC 曲线的形状 理论上 CMC 点的测量应该是相对比较简单，但实际上存在一些特殊情况，曲线的形状对 CMC 点的测量产生困难。如图3所示三种不同曲线类型。根据 ISO 4311：1979， 图A 显示 CMC对应的是斜率变化最大的那个位置。图B显示的 CMC 是表面张力快速下降的点，譬如十二烷基硫酸钠(SDS)，出现该图的原因可能是 SDS 溶液不纯。根据 ISO 4311-1979标准，曲线中最小值就是CMC 点。图c中曲线没有一个明显锐利的拐点，也没有清楚的最小值。这种情况下，就需要重复测量排除系统误差。如果重复性很好，那么 CMC 范围还是无法测定。 图3：实际CMC曲线图 使用 Sigma 力学法表面张力仪测量临界胶束浓度临界胶束浓度测量可以使用一个或两个滴液系统，下面是两个方法的介绍： 一个滴液系统： 已知体积的纯水放到烧杯中，通过滴液系统一点点加入表面活性剂溶液。表面活性剂溶液的浓度要够低，第一次表面活性剂溶液滴加(最小体积0.01ml)后，不会快速地降低水的表面张力。因为加入量越大就会导致噪声 CMC 曲线，因为表面活性剂无法充分混匀。另一方面表面活性剂浓度也不能太低，因为达到 CMC之前烧杯中液体不能溢出。最大缺点是滴液系统容易被表面活性剂分子污染，当更换表面活性剂时需要彻底清洗滴液系统。 两个滴液系统： 加一定体积已知浓度的表面活性剂到烧杯中，通过第一个滴液系统加入纯水，第二个滴液系统将等量体积的液体吸出。该方法的优点是滴液系统不会受到污染问题，而且第二个滴液系统吸出液体直接到废液瓶中。 产品介绍 Sigma 力学法表面张力仪 Sigma 系列表面张力仪可测量：表/界面张力、临界胶束浓度(CMC)、动态接触角、表面自由能(SFE)、粉体润湿性、粉体沉降性质、液体密度 更多应用，关注“大昌华嘉科学仪器部”公众号 表面活性剂是能够降低液体表面张力，两种液体的界面张力，或一种液体和固体之间的界面张力的一类化合物。表面活性剂类似于去污剂，润湿剂，乳化剂、发泡机和分散剂。表面活性剂是两亲分子，含有疏水烃尾和亲水头。因此，表面活性剂分子同时含有水溶性和油溶性组分（图1A）。当这些分子位于空气-水或油-水界面上，它们会自动排列使得亲水部分在水相中，疏水部分在空气或油相中（图1B）。另一个表面活性剂在水溶液中的能量倾向是形成胶束，疏水尾被亲水头基团包裹（图1C）。