Krytyczne stężenie micelizacji surfaktantu- instrukcje laboratoryjne

Nasza ocena:

5
Pobrań: 140
Wyświetleń: 3381
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Krytyczne stężenie micelizacji surfaktantu- instrukcje laboratoryjne - strona 1 Krytyczne stężenie micelizacji surfaktantu- instrukcje laboratoryjne - strona 2 Krytyczne stężenie micelizacji surfaktantu- instrukcje laboratoryjne - strona 3

Fragment notatki:

KRYTYCZNE STĘŻENIE MICELIZACJI SURFAKTANTU
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie krytycznego stężenia micelizacji (KSM)
surfaktantu kationowego metodą konduktometryczną.
Podstawy teoretyczne
Zdolność surfaktantów (związków powierzchniowo czynnych) do tworzenia micel, czyli
wielocząsteczkowych agregatów wynika z ich specyficznej budowy. Zawierają one
fragment hydrofobowy oraz polarną grupę funkcyjną o charakterze hydrofilowym (Rys.
1).
część hydrofobowa
część hydrofilowa
Rys.1. Ogólna budowa cząsteczki surfaktantu
Ze względu na rodzaj tej ostatniej wyróżniamy surfaktanty:
1) kationowe, np. czwartorzędowe sole amoniowe
2) anionowe, np. siarczan dodecylosodowy C12H25OSO3Na (SDS)
3) o charakterze jonów obojnaczych (ang. zwitterionic surfactants)
4) niejonowe, np. alkohole posiadające łańcuch polioksoetylenowy,
RO(CH2CH2O)nCH2CH2OH
Surfaktanty zachowują się w specyficzny sposób w roztworze wodnym. Ugrupowanie o
charakterze polarnym jest silnie solwatowane przez cząsteczki wody, natomiast reszta
hydrofobowa nie wykazuje takiego powinowactwa. Odmienny charakter oddziaływań
dwóch fragmentów cząsteczki z wodą prowadzi do tworzenia różnego typu
uporządkowanych struktur. Jedną z nich jest monomolekularna warstwa na swobodnej
powierzchni wody − część hydrofilowa skierowana jest do wnętrza fazy wodnej,
natomiast hydrofobowa − w kierunku fazy gazowej (Rys. 2).
1
powietrze
woda
Rys. 2. Schemat monomolekularnej warstwy cząsteczek surfaktantu na granicy faz wodapowietrze.
W rozcieńczonych roztworach, poniżej wartości KSM (ang. critical micelle
concentration − CMC) występują wyłącznie cząsteczki monomeryczne. Po osiagnięciu
wartości KSM w głębi roztworu powstają tak zwane micele. Części hydrofobowe grupują
się tworząc wewnętrzny rdzeń agregatu, natomiast części hydrofilowe zwrócone są w
kierunku fazy wodnej. Micele mogą mieć różne kształty − najczęściej spotykane są
micele sferyczne, elipsoidalne i cylindryczne, liposomy oraz twory dwuwymiarowe, tzw.
lamelle. (Rys. 3)
Rys.3. Typowe micele tworzone przez surfaktanty (Physics and Chemistry of Interfaces,
H.-J. Butt, M. Kappl, 2003 Wiley-VCH Verlag & Co. KGaA)
Micele sferyczne składają się przeciętnie z 30−100 molekuł i mają średnicę kilku
nanometrów. Średnia liczba cząsteczek tworzących micelę nazywana jest liczbą agregacji
miceli.
2
Termodynamika tworzenia miceli
Standardowa entalpia swobodna tworzenia miceli ∆GM jest parametrem
termodynamicznym charakteryzującym dany surfaktant i jest ściśle powiązana z
wartością KSM.
Dla niskich stężeń surfaktantu (poniżej KSM) jego potencjał chemiczny (µsr) zmienia się
logarytmicznie ze stężeniem (przy założeniu doskonałości roztworu), co wyrażone jest
równaniem (1) oraz przedstawione na Rys.4:
µsr = µs0 + RT lnc
(1)
gdzie µs0 - standardowy potencjał chemiczny surfaktantu w danym rozpuszczalniku
(przyjmujemy, że stanem standardowym jest stężenie 1 mol/dm3)
µs0
∆GM
µmiceli
KSM
1
stężenie
Rys. 4. Zależność potencjału chemicznego surfaktantu od stężenia.
Po osiągnięciu ... zobacz całą notatkę



Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz