临界胶束浓度CMC测量

CMC简介

    表面活性剂分子在溶剂中缔合形成胶束的较低浓度即为临界胶束浓度（critical micelle concentration，简称 CMC）。

    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较低值，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。

     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，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。

                   图1 JK99M系列全自动张力仪选配组件-临界胶束浓度CMC测量组件

JK99M系列全自动张力仪选配组件-临界胶束浓度CMC测量组件

高精度滴定泵

25ml滴定管

三通阀

滴定支架

1000ml专用容量瓶

磁力搅拌装置

测定方法

    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：通过JK99M系列全自动张力仪的选配组件-临界胶束浓度CMC测量组件，自动测定一系列不同浓度表面活性剂溶液的表面张力，同时记录γ-c（浓度）曲线，通过拟合曲线，自动判别拐点并计算出此体系中表面活性剂的cmc。

利用范例

1、利用临界胶束浓度这一概念，我们可以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，即第一层表面活性剂分子的疏水基附着于固体表面，亲水基伸向外面，第二层表面活性剂的亲水基与第一层的亲水基附着，疏水基伸向外面，从而形成独特的亲油性表面。

2、物质在一定液体有其溶解饱和度，达到饱和度后物质不再溶解，但我们可以利用临界胶束浓度原理，将表面活性剂设计在临界胶束浓度之上，可以大大增加物质的溶解度。