临界胶束浓度
临界胶束浓度(critical micelle concentration)简称cmc,即表面活性剂分子在溶剂中缔合形成胶束的最低浓度,测定方法有表面张力、电导率、染料法等。
利用临界胶束浓度这一概念,可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,从而形成独特的亲油性表面。
基本信息
- 中文名
临界胶束浓度
- 外文名
critical micelle concentration cmc
- 定义
表面活性剂分子胶束的最低浓度
- 学科
生物
简介
表面活性剂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。
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 ,此时再提高表面活性剂浓度,溶液表面张力不再降低而是大量形成胶团,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cmc表示。生物表面活性剂鼠李糖脂的cmc值33mg/L(约6.8×10-5mol/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。