臨界膠束濃度(critical micelle concentration)

界面活性劑溶液某些性質如表面張力(surface tension)、蒸氣壓(vapour pressure)、電導度(electrical conductivity)、超音速(ultrasonic velocity)、黏度或折射率被測得是界面活性劑濃度的函數。這些性質在某一濃度下會有突然的變化或者不連續性。這種現象是因為界面活性劑分子產生累積而造成並且稱為在臨界濃度下的膠束。量測臨界膠束濃度對界面活性劑的應用非常重要。這些膠束存在溶液中如同具有熱動力安定性(thermodynamic stable)的分散物質(dispersed species),並且與單體的溶液不同具有獨特的性質。所以,一個界面活性劑溶液可視為單體及膠束的混合物。但是在高於臨界界面活性劑濃度或臨界膠束濃度(CMC)下的較高濃度,膠束將會是界面活性劑主要呈現的形式。所以,界面活性劑的整體溶解度,與膠束和單體分子的溶解度都有關係。界面活性劑的CMC及其性質易受電解質,溶劑的本質(nature of solvent)與溫度影響而產生極大的變化。舉例來說,C10、C12鉀皂與C14脂肪酸的CMC是水性溶液中醇類濃度的線性函數。臨界膠束濃度變化率的對數(log) 與醇或脂肪酸中碳的數目成正比。膠束的形狀與大小也會因為溶劑及其他添加劑的存在而產生變化。溶解的苯(solubilized benzene)會降低臨界膠束濃度並且會增加alkane sulphonates與脂肪酸皂的膠束大小。較高的溫度會降低CMC值。S.Paul與其同事使用自動的表面張力計(tensiometer)已經決定出非離子界面活性劑在二個不同溫度下的一些表面參數(surface parameters)。數據如表9.2所示:

surface characteristics of nonionic surfactants and their mixtures

經研究,當濃度上升時,所有的非離子界面活性劑的表面張力會急速下降,直到達到臨界膠束濃度時才停止變動而呈定值。上述結果顯示出當環氧乙烷(ethylene oxide)(EO)的成份提高時,CMC也會升高。然而,溫度上升,CMC會下降。EO成份提高時,每個分子所佔的面積也會升高。這樣的參數在欲合適挑選符合期待的應用方式的界面活性劑時非常有用。

 

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