臨界膠束濃度CMC測量

CMC簡介

    表面活性劑分子在溶劑中締合形成膠束的很低濃度即為臨界膠束濃度（critical micelle concentration，簡稱 CMC）。

    表面活性劑的表面活性源于其分子的兩親結構，親水基團使分子有進入水中的趨勢，而憎水基團則竭力阻止其在水中溶解而從水的內部向外遷移，有逃逸水相的傾向。這兩種傾向平衡的結果使表面活性劑在水表富集，親水基伸向水中，憎水基伸向空氣，其結果是水表面好像被一層非極性的碳氫鏈所覆蓋，從而導致水的表面張力下降。

    表面活性劑在界面富集吸附一般的單分子層，當表面吸附達到飽和時，表面活性劑分子不能在表面繼續富集，而憎水基的疏水作用仍竭力促使基分子逃離水環境，于是表面活性劑分子則在溶液內部自聚，即疏水基聚集在一起形成內核，親水基朝外與水接觸形成外殼，組成簡單的膠團。而開始形成膠團時的表面活性劑的濃度稱之為臨界膠束濃度，簡稱cmc。

    當溶液達到臨界膠束濃度時，溶液的表面張力降至低值，此時再提高表面活性劑濃度，溶液表面張力不再降低而是大量形成膠團，此時溶液的表面張力就是該表面活性劑能達到的最小表面張力，用cmc表示。

     表面活性劑分子濃度增加，其結構會從單分子轉變為球狀、棒狀和層狀膠束，通常認為形成球形膠束時的濃度為第一臨界膠束濃度，球形膠束轉變為棒狀膠束時的濃度為第二臨界膠束濃度。在達到第一CMC的狹窄范圍內，表面活性劑的許多物理化學性質都會發生變化，如表面張力、密度、折射率、粘度、滲透壓和光散射強度等。

                   圖1 JK99M系列全自動張力儀選配組件-臨界膠束濃度CMC測量組件

JK99M系列全自動張力儀選配組件-臨界膠束濃度CMC測量組件

高精度滴定泵

25ml滴定管

三通閥

滴定支架

1000ml專用容量瓶

磁力攪拌裝置

測定方法

    用表面張力與濃度的對數作圖，在表面吸附達到飽和時，曲線出現轉折點，該點的濃度即為臨界膠束濃度。

    表面活性劑水溶液的表面張力開始時隨溶液濃度增加而急劇下降，到達一定濃度（即cmc）后則變化緩慢或不再變化。因此常用表面張力-濃度對數圖確定cmc。

    具體做法：通過JK99M系列全自動張力儀的選配組件-臨界膠束濃度CMC測量組件，自動測定一系列不同濃度表面活性劑溶液的表面張力，同時記錄γ-c（濃度）曲線，通過擬合曲線，自動判別拐點并計算出此體系中表面活性劑的cmc。

利用范例

1、利用臨界膠束濃度這一概念，我們可以巧妙的將溶液設計于所用主要表面活性劑臨界膠束濃度之上，使其在使用過程中形成雙分子層，即第一層表面活性劑分子的疏水基附著于固體表面，親水基伸向外面，第二層表面活性劑的親水基與第一層的親水基附著，疏水基伸向外面，從而形成*的親油性表面。

2、物質在一定液體有其溶解飽和度，達到飽和度后物質不再溶解，但我們可以利用臨界膠束濃度原理，將表面活性劑設計在臨界膠束濃度之上，可以大大增加物質的溶解度。