Введение
Концентрация поверхностно-активных веществ, при которой образуются мицелы.
In colloidal and surface chemistry, the critical micelle concentration (CMC) is defined as the concentration of surfactants above which micelles form and all additional surfactants added to the system will form micelles. The CMC is an important characteristic of a surfactant. Before reaching the CMC, the surface tension changes strongly with the concentration of the surfactant. After reaching the CMC, the surface tension remains relatively constant or changes with a lower slope. The value of the CMC for a given dispersant in a given medium depends on temperature, pressure, and (sometimes strongly) on the presence and concentration of other surface active substances and electrolytes. Micelles only form above critical micelle temperature. For example, the value of CMC for sodium dodecyl sulfate in water (without other additives or salts) at 25 °C, atmospheric pressure, is 8x10−3 mol/L. + CMCs for common surfactants Surfactant CMC (molarity) Category Sodium octyl sulfate 0.13 anionic surfactant Sodium dodecyl sulfate 0.0083 anionic surfactant Sodium tetradecyl sulfate 0.0021 anionic surfactant Decyltrimethylammonium bromide 0.065 cationic surfactant Dodecyltrimethylammonium bromide 0.016 cationic surfactant Hexadecyltrimethylammonium bromide 0.00092 cationic surfactant Penta(ethyleneglycol)monooctyl ether 0.0009 neutral surfactant Penta(ethyleneglycol)monodecyl ether 0.0009 neutral surfactant Pentaethylene glycol monododecyl ether 0.000065 neutral surfactant
В коллоидной и поверхностной химии критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) определяется как концентрация поверхностно-активных веществ, выше которой образуются мицелы, и все добавленные в систему поверхностно-активные вещества будут формировать мицелы. ККМ является важной характеристикой поверхностно-активного вещества. До достижения ККМ поверхностное натяжение сильно изменяется в зависимости от концентрации поверхностно-активного вещества. После достижения ККМ поверхностное натяжение остается относительно постоянным или изменяется с меньшим наклоном. Значение ККМ для данного диспергатора в данной среде зависит от температуры, давления и (иногда существенно) от присутствия и концентрации других поверхностно-активных веществ и электролитов. Мицеллы образуются только при превышении критической температуры мицеллообразования. Например, значение ККМ для додецилсульфата натрия в воде (без других добавок или солей) при 25 °C и атмосферном давлении составляет 8x10−3 моль/л. + ККМ для распространенных поверхностно-активных веществ.
In colloidal and surface chemistry, the critical micelle concentration (CMC) is defined as the concentration of surfactants above which micelles form and all additional surfactants added to the system will form micelles. The CMC is an important characteristic of a surfactant. Before reaching the CMC, the surface tension changes strongly with the concentration of the surfactant. After reaching the CMC, the surface tension remains relatively constant or changes with a lower slope. The value of the CMC for a given dispersant in a given medium depends on temperature, pressure, and (sometimes strongly) on the presence and concentration of other surface active substances and electrolytes. Micelles only form above critical micelle temperature. For example, the value of CMC for sodium dodecyl sulfate in water (without other additives or salts) at 25 °C, atmospheric pressure, is 8x10−3 mol/L. + CMCs for common surfactants Surfactant CMC (molarity) Category Sodium octyl sulfate 0.13 anionic surfactant Sodium dodecyl sulfate 0.0083 anionic surfactant Sodium tetradecyl sulfate 0.0021 anionic surfactant Decyltrimethylammonium bromide 0.065 cationic surfactant Dodecyltrimethylammonium bromide 0.016 cationic surfactant Hexadecyltrimethylammonium bromide 0.00092 cationic surfactant Penta(ethyleneglycol)monooctyl ether 0.0009 neutral surfactant Penta(ethyleneglycol)monodecyl ether 0.0009 neutral surfactant Pentaethylene glycol monododecyl ether 0.000065 neutral surfactant
ККМ поверхностно-активного вещества (молярность) | Категория
---|---
Октилсульфат натрия | 0,13 | Анионное поверхностно-активное вещество
Додецилсульфат натрия | 0,0083 | Анионное поверхностно-активное вещество
Тетрадецилсульфат натрия | 0,0021 | Анионное поверхностно-активное вещество
Децилтриметиламмоний бромид | 0,065 | Катионное поверхностно-активное вещество
Додецилтриметиламмоний бромид | 0,016 | Катионное поверхностно-активное вещество
Гексадецилтриметиламмоний бромид | 0,00092 | Катионное поверхностно-активное вещество
Пента(этиленгликоль)монооктиловый эфир | 0,0009 | Нейтральное поверхностно-активное вещество
Пента(этиленгликоль)монодециловый эфир | 0,0009 | Нейтральное поверхностно-активное вещество
Пентаэтиленгликоль монододециловый эфир | 0,000065 | Нейтральное поверхностно-активное вещество
In colloidal and surface chemistry, the critical micelle concentration (CMC) is defined as the concentration of surfactants above which micelles form and all additional surfactants added to the system will form micelles. The CMC is an important characteristic of a surfactant. Before reaching the CMC, the surface tension changes strongly with the concentration of the surfactant. After reaching the CMC, the surface tension remains relatively constant or changes with a lower slope. The value of the CMC for a given dispersant in a given medium depends on temperature, pressure, and (sometimes strongly) on the presence and concentration of other surface active substances and electrolytes. Micelles only form above critical micelle temperature. For example, the value of CMC for sodium dodecyl sulfate in water (without other additives or salts) at 25 °C, atmospheric pressure, is 8x10−3 mol/L. + CMCs for common surfactants Surfactant CMC (molarity) Category Sodium octyl sulfate 0.13 anionic surfactant Sodium dodecyl sulfate 0.0083 anionic surfactant Sodium tetradecyl sulfate 0.0021 anionic surfactant Decyltrimethylammonium bromide 0.065 cationic surfactant Dodecyltrimethylammonium bromide 0.016 cationic surfactant Hexadecyltrimethylammonium bromide 0.00092 cationic surfactant Penta(ethyleneglycol)monooctyl ether 0.0009 neutral surfactant Penta(ethyleneglycol)monodecyl ether 0.0009 neutral surfactant Pentaethylene glycol monododecyl ether 0.000065 neutral surfactant
Измерение
КМК, как правило, зависит от метода измерения образцов, поскольку параметры A и B зависят от свойств раствора, таких как проводимость, фотохимические характеристики или поверхностное натяжение. Если степень агрегации монодисперсная, то КМК не связана с методом измерения. С другой стороны, когда степень агрегации полидисперсная, КМК связана как с методом измерения, так и с дисперсностью. Распространенная процедура определения КМК по экспериментальным данным заключается в поиске точки пересечения (инфлексии) двух прямых, построенных на графике зависимости измеряемого свойства от концентрации поверхностно-активного вещества. Этот метод визуального анализа данных весьма субъективен и может приводить к значительно различающимся значениям КМК в зависимости от способа представления данных, их качества и выбранного интервала вблизи КМК. Более предпочтительным является подгонка экспериментальных данных к модели измеряемого свойства. Представлены функции подгонки для таких свойств, как электрическая проводимость, поверхностное натяжение, химические сдвиги ЯМР, поглощение, коэффициенты самодиффузии, интенсивность флуоресценции и средний коэффициент трансляционной диффузии флуоресцентных красителей в растворах поверхностно-активных веществ. Эти функции подгонки основаны на модели концентраций мономерных и мицеллизированных поверхностно-активных веществ в растворе, которая устанавливает четкое аналитическое определение КМК, не зависящее от используемой техники. КМК – это концентрация поверхностно-активных веществ в объеме раствора, при которой начинается образование мицелл. Важно подчеркнуть, что термин "объем" имеет значение, поскольку поверхностно-активные вещества распределяются между объемом и межфазной границей, и КМК не зависит от межфазных явлений, являясь характеристикой молекулы поверхностно-активного вещества. В большинстве ситуаций, например, при измерениях поверхностного натяжения или проводимости, количество поверхностно-активного вещества на межфазной границе пренебрежимо мало по сравнению с количеством в объеме, и КМК можно приближенно считать равной общей концентрации. На практике данные о КМК обычно получают с помощью лабораторных приборов, позволяющих частично автоматизировать процесс, например, с использованием специализированных тензиометров.
Практические соображения
Когда площадь межфазной поверхности велика, количество поверхностно-активного вещества (ПАВ) на этой поверхности нельзя игнорировать. Например, если в раствор ПАВ с концентрацией выше критической концентрации мицеллообразования (ККМ) ввести пузырьки воздуха, то при их всплытии на поверхность они будут удалять ПАВ из основного объема раствора, перенося его в верхнюю часть и образуя столб пены, что приведет к снижению концентрации ПАВ в основном объеме ниже ККМ. Это один из самых простых способов удаления ПАВ из сточных вод (см. пенную флотацию). Таким образом, в пенах с достаточной площадью межфазной поверхности мицеллы отсутствуют. Аналогичные рассуждения применимы и к эмульсиям. Иная ситуация наблюдается в моющих средствах. Изначально концентрация ПАВ в воде берется выше ККМ, и при добавлении ткани с большой площадью межфазной поверхности концентрация ПАВ падает ниже ККМ, и в равновесии мицеллы не образуются. Следовательно, солюбилизация играет незначительную роль в моющих средствах. Удаление масляных загрязнений происходит за счет изменения краевых углов смачивания и высвобождения масла в виде эмульсии. В нефтедобывающей промышленности ККМ учитывается перед закачкой ПАВ в пласт при применении методов повышения нефтеотдачи (EOR). Ниже значения ККМ поверхностное натяжение между нефтяной и водной фазами эффективно не снижается. Если концентрацию ПАВ поддерживать немного выше ККМ, то дополнительное количество компенсирует растворение ПАВ в существующем пластовом рассоле. Желательно, чтобы ПАВ работало при минимальном межфазном натяжении (МНТ).