Metode za određivanje KKM-a. Određivanje KKM-a u Pav otopini pomoću džepnog mjerača vodljivosti. Čimbenici koji utječu na BMC
Ako je ionska jakost otopine mala, tada se jonogeni tenzidi mogu ponašati poput polielektrolita, odbijajući se jedan od drugog. S velikom količinom soli, odbojne sile opadaju, a micele slične glistama mogu formirati mrežu. Još veći dodatak soli može dovesti do stvaranja vezikula. Regija (II) je područje suživota različitih struktura. Učinak na otopine ionskih površinski aktivnih tvari istih nabijenih iona je mali. Aditivi soli imaju mali učinak na neionske površinski aktivne tvari. U ovom slučaju može se primijetiti smanjenje CMC-a zbog ionske dehidracije.
Aditivi u alkoholu.
Alkoholi dugog lanca integriraju se u agregate i tvore miješane micele. U otopinama koje sadrže propanol, CMC se naglo smanjuje s povećanjem koncentracije alkohola. S povećanjem broja metilenskih skupina u alkoholu, taj se pad očituje u većoj mjeri. Utjecaj više topivih u vodi alkohola praktički ne utječe na nakupljanje otopina surfaktanata, ali u visokim koncentracijama može dovesti do povećanja CMC-a zbog promjene svojstava otopine. Važnu ulogu u stvaranju miješanih micela igra sterski faktor.
Aditivi ostalih organskih spojeva.
U vodi netopljivi ugljikovodici, poput benzena ili heptana, ulaze u micelarnu otopinu i otapaju se u jezgri micele. Istodobno se povećava volumen micela, mijenjaju se i njihove veličine. Promjena zakrivljenosti površine micele smanjuje električni potencijal na njezinoj površini, a samim tim i električni rad stvaranja micela, pa se smanjuje i CMC. Organske kiseline i njihove soli otapaju se u micelama u blizini površine, također smanjujući CMC2, posebno kada se dodaju salicilati i slični spojevi zbog specifičnih interakcija.
Uloga hidrofilnih skupina u vodenim otopinama površinski aktivnih tvari je da zadrže agregate formirane u vodi i da reguliraju njihovu veličinu.
Hidratacija protiviona potiče odbojnost, stoga se manje hidrirani ioni lakše adsorbiraju na površini micela. U vezi sa padom stupnja hidratacije i povećanjem micelarne mase za kationske površinski aktivne tvari iz serije Cl -
Usporedba svojstava ionskih i neionskih površinski aktivnih tvari koja imaju iste ugljikovodične lance pokazuje da je micelarna masa jonogenih tenzida mnogo manja nego za neionske.
| |
Dodavanje neelektrolita vodenim otopinama površinski aktivnih tvari u prisutnosti solubilizacije dovodi do povećanja stabilnosti micela, tj. do smanjenja CMC-a.
Ispitivanja vodenih otopina koloidnih tenzida pokazala su da se stvaranje micela može dogoditi samo iznad određene temperature T k, tzv. kraft točka (sl. 4).
Ispod temperature T, topljivost površinski aktivne tvari je mala, a u ovom temperaturnom području postoji ravnoteža između kristala i prave otopine surfaktanata. Kao rezultat micela cjelokupni koncentracija površinski aktivne tvari naglo raste s porastom temperature.
otopinom i preko nje do različitih vrsta sustava s tekućim kristalima.
Za neionske površinski aktivne tvari koje su tekućina, ne postoji Kraft točka. Karakterističnija za njih je različita temperaturna granica - oblačna točka, Zamućenost je povezana s povećanjem veličine micela i raslojavanjem sustava u dvije faze zbog dehidracije polarnih skupina micela s porastom temperature.
Metode za određivanje CMC-a temelje se na oštroj promjeni fizikalno-kemijskih svojstava otopina surfaktanata (površinska napetost s, zamućenost t, električna vodljivost c, indeks loma n, osmotski tlak p) tijekom prijelaza iz molekularne otopine u micelarnu.
U ovom se radu kondukcionarska metoda koristi za određivanje CMC-a. Konduktorsko određivanje KKM temelji se na mjerenju ovisnost o električnoj vodljivosti u koncentracijiotopine ionskih površinski aktivnih tvari.
Pri koncentraciji koja odgovara KKM, vodljivost (W) - koncentracija (c) na grafu pokazuje kink zbog stvaranja sfernih jonskih micela (Sl. 5). Mobilnost ionskih micela manja je od pokretljivosti iona. Pored toga, značajan dio protiiona nalazi se u gustom adsorpcijskom sloju, što značajno smanjuje vodljivost otopine surfaktanata.
Određivanje CMC-a u otopini površinski aktivne tvari pomoću džepnog mjerača vodljivosti
Potrebni uređaji i reagensi.
1. džepni mjerač vodljivosti
2. Kemijske čaše zapremnine 50 ml - 6 komada
3. Mjerni cilindar zapremine 25 ml - 1 kom.
4. Otopina koncentracije ionskih površinski aktivnih tvari od 28 · 10 -3 mol / l, 32 · 10 -3 mol / l.
5. Destilirana voda
Mjerenja provodljivosti pomoću mjerača vodljivosti (slika 7) provode se sljedećim redoslijedom:
1. Priprema otopina ionskih površinski aktivnih tvari različitih koncentracija razrjeđivanjem.
2. Izlijte ih u čaše. Ukupni volumen otopine u čaši "32 ml.
3. Pripremite kondometar za rad: uklonite zaštitnu kapu, radni dio se ispere destiliranom vodom. Nadalje, kako bi se izbjegla pogreška u rezultatu, radni dio se nakon svakog čitanja ispere destiliranom vodom.
4. Čitanje se provodi na sljedeći način: radni dio uređaja stavlja se u otopinu (sl. 7) , uključuju uređaj pritiskom na tipke u gornjem dijelu uređaja, nakon uspostavljanja očitanja na zaslonu se bilježe, isključuju i ispiraju radni dio uređaja mlazom destilirane vode iz pranja. Dobiveni podaci sažeti su u tablici 1.
Kritična koncentracija micela je koncentracija površinski aktivne tvari u otopini u kojoj se formiraju stabilni miceli. Surfaktanti u malim koncentracijama tvore prave otopine. S povećanjem koncentracije surfaktanata postiže se CMC, odnosno takva koncentracija surfaktanata pri kojoj nastaju miceli koji su u termodinamičkoj ravnoteži s nesociiranim molekulama surfaktanata. Kada se otopina razrijedi, micele se raspadaju, a s povećanjem koncentracije površinski aktivnih tvari ponovno nastaju. Iznad CMC-a, cijeli višak surfaktanata je u obliku micela. Sa vrlo visokim sadržajem površinski aktivne tvari u sustavu se formiraju tekući kristali ili gelovi.
Postoje dvije najčešće korištene metode za određivanje CMC-a: mjerenjem površinske napetosti i solubilizacije. U slučaju ionskih površinski aktivnih tvari može se koristiti i metometrijska metoda za mjerenje KKM-a. Mnoga fizikalno-kemijska svojstva osjetljiva su na stvaranje micela, stoga postoje mnoge druge mogućnosti za određivanje CMC-a.
KKM ovisnost o: 1)struktura ugljikovodičnog radikala u molekuli površinski aktivne tvari: Duljina ugljikovodičnog radikala presudno utječe na stvaranje micela u vodenim otopinama. Pad energije Gibbsa u sustavu kao rezultat stvaranja micela je veći što je ugljikovodični lanac duži. Sposobnost stvaranja micela karakteristična je za molekule površinski aktivne tvari s dužinom UV radikala većom od 8-10 atoma ugljika. 2 ) priroda polarne skupine:igra značajnu ulogu u micelizaciji u vodenom i nevodenom mediju. 3) elektroliti: Uvođenje elektrolita u vodene otopine neionskih površinski aktivnih tvari slabo utječe na veličinu CMC-a i micele. Za ionske površinski aktivne tvari taj je učinak značajan. S povećanjem koncentracije elektrolita povećava se micelarna masa ionskih površinski aktivnih tvari. Učinak elektrolita opisan je jednadžbom: ln CMC \u003d a - bn - k ln c, gdjea je konstanta koja karakterizira energiju otapanja funkcionalnih skupina, b je konstanta koja karakterizira energiju otapanja po jednoj skupini CH2, n je broj skupina CH2, k je konstanta, c je koncentracija elektrolita. U nedostatku elektrolita, c \u003d KKM. 4) Uvođenje neelektrolita (organska otapala) također dovode do promjene u CMC-u. To je zbog smanjenja stupnja disocijacije monomernih tenzida i micela. Ako molekule otapala ne uđu u micele, oni povećavaju CMC. Za regulaciju svojstava površinski aktivnih tvari koriste se njihove smjese, odnosno smjese koje imaju veću ili manje visoku sposobnost stvaranja micela.4) temperatura: porast temperature povećava toplinsko gibanje molekula i pomaže u smanjenju agregacije molekula surfaktanta i povećanju CMC-a. U slučaju neionskih * surfaktanata, CMC opada s porastom temperature, CMC ionskih ** surfaktanata slabo ovisi o temperaturi.
* Neionski tenzidi se ne rastavljaju kad se otope u ne; Hidrofilni nosači u njima su obično hidroksilne skupine i poliglikolni lanci različitih duljina.
** Ionogeni tenzidi disociraju u otopini u ione, od kojih neki imaju adsorpcijsku aktivnost, a drugi (protivioni) nisu adsorpcijski.
6. Pjena. Svojstva i značajke pjene. Struktura. Stabilna pjena. (G / F)
To su vrlo grube, visoko koncentrirane disperzije plina u tekućini. Zbog viška plinske faze i međusobnog sabijanja mjehurića oni nemaju sferni, već poliedarski oblik. Njihovi se zidovi sastoje od vrlo tankih filmova s \u200b\u200btekućim disperzivnim medijem. Kao rezultat toga, pjene imaju strukturu saća. Kao rezultat posebne strukture pjene, oni imaju određenu mehaničku čvrstoću.
Ključne značajke:
1) mnogostrukost - izražava se omjerom volumena pjene prema volumenu izvorne otopine sredstva za pjenjenje ( nizkokratnye pjena (K od 3 do nekoliko desetaka) - oblik ćelija je sferičan, a veličina filma je mala
i vysokokratnye (K do nekoliko tisuća) - karakteristična je stanična struktura filmskog kanala, u kojoj je roj napunjenih plinova ćelija razdvojen tankim filmovima)
2) sposobnost pjenjenja otopine je količina pjene izražena njenim volumenom (cm 3) ili visinom stupca (m), koja se formira iz zadanog konstantnog volumena otopine za pjenjenje, pod određenim standardnim uvjetima pjenjenja u stalnom vremenu. ( su nestabilne pjene postoje samo uz kontinuirano miješanje plina s otopinom za pjenjenje u prisutnosti. sredstva za puhanje 1. vrste, npr. niži alkoholi i org. do t. Nakon prestanka opskrbe plinom takve pjene brzo propadaju. Vrlo stabilna pjena može postojati za mnoge minuta, pa čak i sati. Sapuni druge vrste, koji daju visoko stabilne pjene, uključuju sapune i sintetiku. Surfaktant) 3) stabilnost (stabilnost) pjene - njezina sposobnost da održava ukupni volumen, disperziju i sprečava protok tekućine (sinoreza). 4) disperzija pjene koja se može karakterizirati prosječnom veličinom mjehurića, njihovom raspodjelom veličine ili sučeljem otopina-plin u jedinicnom volumenu pjene.
Pjene nastaju kada se plin rasprši u tekućini u prisutnosti stabilizatora. Bez stabilizatora ne mogu se dobiti stabilne pjene. Čvrstoća i trajnost pjene ovisi o svojstvima i sadržaju sredstva za pjenjenje adsorbiranog na sučelju.
Stabilnost pjene ovisi o sljedećim glavnim čimbenicima: 1. Priroda i koncentracija sredstva za puhanje. (sredstva za puhanje podijeljena su u dvije vrste. 1. Sredstva za pjenjenje prve vrste. To su spojevi (niži alkoholi, kiseline, anilin, krezoli). Pjene iz otopina sredstava za pjenjenje prve vrste brzo se raspadaju kako istječe međumembranska tekućina. Stabilnost pjene povećava se s povećanjem koncentracije sredstva za pjenjenje, dostižući maksimalnu vrijednost sve dok se adsorpcijski sloj ne zasiti, a zatim smanji na gotovo nulu. 2 . Sredstva za pjenjenje druge vrste (sapuni, sintetička površinski aktivna sredstva) tvore koloidne sustave u vodi, čije su pjene vrlo stabilne. Odljev intermedijarne tekućine u takvim metastabilnim pjenama u nekom trenutku prestaje, a kavez od pjene može dugo ostati bez odsutnog dejstva vanjskih čimbenika (vibracija, isparavanja, prašine, itd.). 2. Temperatura. Što je viša temperatura, to je niža stabilnost smanjuje se viskozitet mehuričnih slojeva i povećava se topljivost površinski aktivnih tvari (površinski aktivnih tvari) u vodi. Struktura pjene:Mjehurići plina u pjenama razdvojeni su najtanjijim filmovima, koji zajedno tvore okvir filma koji služi kao osnova pjene. Takav filmski kostur nastaje ako je volumen plina 80-90% ukupnog volumena. Mjehurići čvrsto prilaze jedan drugome i razdvaja ih samo tanki film sredstva za pjenjenje. Mjehurići su deformirani i poprimaju oblik pentaedra. Obično su mjehurići smješteni u volumenu pjene na takav način da su tri filma međusobno povezana kao što je prikazano na Sl.
U svakom rubu poliedra konvergiraju se tri filma, čiji su kutovi jednaki 120 °. Spoj filmova (rubovi poliedra) karakteriziraju zadebljanja, tvoreći u presjeku trokut. Ta se zadebljanja nazivaju plato-Gibbsovi kanali, u čast poznatih znanstvenika - belgijskog znanstvenika J. Plateau i Amerikanca - J. Gibbsa, koji su dali veliki doprinos u proučavanju pjena. Četiri kanala Plateau-Gibbs konvergiraju se u jednoj točki, tvoreći jednake kutove 109 ° 28 preko pjene
7. Karakterizacija sastavnih dijelova disperznih sustava.DISPERZIJSKI SUSTAV - heterogeni sustav dviju ili više faza, od kojih je jedna (disperzijski medij) kontinuirana, a druga (disperzijska faza) u njoj se raspršuje (distribuira) u obliku zasebnih čestica (krutih, tekućih ili plinovitih). S veličinom čestica od 10 -5 cm ili manje, sustav se naziva koloidni.
DISPERSION OKOLINA - vanjska, kontinuirana faza disperziranog sustava. Disperzni medij može biti čvrst, tekuć ili plinovit.
DISPERSED FAZA - unutarnja, fragmentirana faza disperziranog sustava.
DISPERSIJA - stupanj fragmentacije raspršene faze sustava. Karakterizira ga specifična površina čestica (u m 2 / g) ili njihove linearne dimenzije.
* Prema veličini čestica disperzne faze, disperzni sustavi se uvjetno dijele: grubo raspršeni i fino (visoko) raspršeni. Potonji se nazivaju koloidni sustavi. Disperzija se procjenjuje prosječnom veličinom čestica, otkucajima. površinski ili raspršeni sastav. * Prema stanju nakupljanja disperzijskog medija i raspršene faze razlikuje se trag. DOS. vrste disperziranih sustava:
1) Aerodisperzirani (plinski disperzirani) sustavi s plinom disperzijskim medijem: aerosoli (dim, prašina, magla), prahovi, vlaknasti materijali poput filca. 2) sustavi s tekućim disperzijskim medijem; raspršena faza m. krute (grubo disperzirane suspenzije i paste, fino disperzirani soli i gelovi), tekuće (grubo dispergovane emulzije, visoko dispergovane mikroemulzije i lateksi) ili plinovi (grubo dispergovane plinske emulzije i pjene).
3) Sustavi s čvrstom disperzijskom podlogom: staklena ili kristalna tijela s uključenim sitnim čvrstim česticama, kapljicama tekućina ili mjehurićima plina, na primjer, rubinaste čaše, opali minerali, razni mikroporozni materijali. * Liofilni i liofobični disperzni sustavi s tekućim disperzivnim medijem razlikuju se ovisno o tome koliko su bliska ili različita u svojim svojstvima disperzna faza i disperzijski medij.
U liofili Za disperzne sustave, intermolekularne interakcije s obje strane faze razdvajanja površine se neznatno razlikuju, dakle, ud. Besplatno. površinska energija (za tekućinu - površinska napetost) izrazito je mala (obično stotinke mJ / m 2), međufazna granica (površinski sloj) m. zamagljena i debljina je često proporcionalna veličini čestica disperzne faze.
Liofilni disperzni sustavi su termodinamički ravnotežni, oni se uvijek fino dispergiraju, formiraju se spontano i, ako su uvjeti za njihovu pojavu sačuvani, mogu postojati proizvoljno dugo vremena. Tipični liofilni disperzirani sustavi su mikroemulzije, određene smjese polimera i polimera, micelarni surfaktanti, disperzni sustavi s tekućim kristalnim. disperzirane faze. Liofilni disperzni sustavi često uključuju i montmorilonitne minerale koji nabubre i spontano se raspršuju u vodenom okolišu, na primjer, gline bentonita.
U liofobičnom intermolekularna interakcija disperziranih sustava. u disperzivnom mediju i u dispergiranoj fazi je značajno različit; sp. Besplatno. površinska energija (površinska napetost) je velika - od nekoliko. jedinica na nekoliko. stotine (i tisuće) mJ / m 2; fazna granica izražena je sasvim jasno. Liofobični disperzni sustavi su termodinamički neravnotežni; veliki višak slobode. površinska energija određuje pojavljivanje u njima procesa prijelaza u energetski povoljnije stanje. U izotermnom. moguća je koagulacija - zbližavanje i udruživanje čestica koje zadržavaju svoj izvorni oblik i veličinu u guste agregate, kao i proširenje primarnih čestica zbog koalescencije - fuzija plinskih kapljica ili mjehurića, kolektivna rekristalizacija (u slučaju kristalno disperzirane faze) ili izotermalna. destilacija (mol. prijenos) disperzirane faze od sitnih čestica do krutih čestica (u slučaju disperziranih sustava s tekućim disperzijskim medijem, potonji se postupak naziva rekondenzacija). Nestabilni i prema tome nestabilni liofobični disperzni sustavi kontinuirano mijenjaju svoj disperzni sastav u smjeru proširenja čestica do potpunog odvajanja na makrofaze. Međutim, stabilizirani liofobični disperzni sustavi mogu održavati disperziju s vremenom. vrijeme.
8. Promjena agregatne stabilnosti disperznih sustava pomoću elektrolita (pravilo Schulze-Hardyja).
Kao mjerilo agregacijske stabilnosti disperziranih sustava možemo uzeti u obzir brzinu njegove koagulacije. Što je sustav stabilniji, to je sporiji proces koagulacije. Koagulacija je proces spajanja čestica, stvaranje većih agregata, nakon čega slijedi fazno odvajanje - uništenje disperziranog sustava. Koagulacija se događa pod utjecajem različitih čimbenika: starenje koloidnog sustava, promjene temperature (zagrijavanje ili smrzavanje), tlaka, mehaničkog stresa, utjecaja elektrolita (najvažniji faktor). Općenito Schulze - Hardyjevo pravilo (ili pravilo značaja) kaže: dva elektrolitna iona, čiji je znak suprotan znaku naboja koloidne čestice, ima koagulirajući učinak, a što je ovo djelovanje jače, veća je valencija koagulacijskog iona.
Elektroliti mogu uzrokovati koagulaciju, ali imaju vidljiv učinak kad se dosegne određena koncentracija. Minimalna koncentracija elektrolita koja uzrokuje koagulaciju naziva se prag koagulacije, obično je označen slovom γ i izražen je u mmol / L. Prag koagulacije određuje se početkom zamućenja otopine, promjenom njene boje ili početkom ispuštanja dispergirane fazne tvari u talog.
Kad se elektrolit uvede u sol, debljina dvostrukog električnog sloja i veličina elektrokinetičkog ζ potencijala se mijenjaju. Koagulacija se ne događa u izoelektričnoj točki (ζ \u003d 0), već kada se dostigne određena dovoljno mala vrijednost zeta potencijala (ζcr, kritični potencijal).
Ako je │ζ│\u003e │ζkr│, tada je sol relativno stabilna, za │ζ│<│ζкр│ золь быстро коагулирует. Различают два вида коагуляции коллоидных растворов электролитами − koncentracija i neutralizacija.
Koagulacija koncentracije povezana je s povećanjem koncentracije elektrolita koji ne ulazi u kemijsku interakciju s komponentama koloidne otopine. Takvi elektroliti nazivaju se ravnodušnima; nemaju ione koji mogu dovršiti jezgru micela i reagirati s ionima koji određuju potencijal. S povećanjem koncentracije indiferentnog elektrolita smanjuje se difuzni sloj micelarnih protiviona, prelazeći u adsorpcijski sloj. Kao rezultat toga, elektrokinetički potencijal opada i može postati jednak nuli. Naziva se ovo stanje koloidnog sustava izoelektrične.S padom elektrokinetičkog potencijala, agregatna stabilnost koloidne otopine opada, a na kritičnoj vrijednosti zeta potencijala započinje koagulacija. Termodinamički potencijal se ne mijenja.
Tijekom koagulacije neutralizacije, ioni dodanog elektrolita neutraliziraju ione koji određuju potencijal, termodinamički potencijal opada, a zeta potencijal smanjuje u skladu s tim.
Kada se u dijelove koloidnog sustava uvode elektroliti koji sadrže više nabijene ione s nabojem suprotnim naboju čestica, sol prvo ostaje stabilan, zatim dolazi do koagulacije u određenom rasponu koncentracije, zatim sol ponovno postaje stabilan i na kraju, s visokim udjelom elektrolita, ponovo dolazi do koagulacije, napokon , Volumetrijski organski ioni boja i alkaloida također mogu uzrokovati sličan fenomen.
Razmotrimo detaljnije raspodjelu molekula surfaktanata u otopini (vidi sliku 21.1). Neke molekule surfaktanata adsorbiraju se na granici tekućina - plin (voda - zrak). Svi zakoni koji su prethodno uzeti u obzir za adsorpciju površinski aktivnih tvari na sučelju između tekućeg i plinskog medija (vidi poglavlja 4 i 5) vrijede i za koloidne površinski aktivne tvari. Između molekula surfaktanata u adsorpcijskom sloju 1 i molekule u otopini 2 postoji dinamična ravnoteža. Neke molekule površinski aktivne tvari u otopini mogu tvoriti micele 3 ; Između molekula površinski aktivne tvari u otopini i molekula koje čine micele također postoji ravnoteža. Ova ravnoteža na sl. 21.1 prikazan je strelicama.
Stvaranje micela iz molekula otopljenih površinski aktivnih tvari može se prikazati na sljedeći način:
mM? (M) m (21,5)
gdje M - molekularna masa molekule površinski aktivne tvari; m - broj molekula surfaktanata u miceli.
Stanje površinski aktivnih tvari u otopini ovisi o njihovoj koncentraciji. U niskim koncentracijama (10-4-10-2 M) stvaraju se prave otopine, a ionske površinski aktivne tvari pokazuju elektrolitna svojstva. Nakon postizanja kritične koncentracije micela (CMC), formiraju se miceli koji su u termodinamičkoj ravnoteži s surfaktantnim molekulama u otopini. Pri koncentraciji površinski aktivne tvari iznad KKM, višak surfaktanata prelazi u micele. Sa značajnim sadržajem površinski aktivnih tvari mogu se oblikovati tekući kristali (vidjeti odlomak 21.4) i gelovi.
U regiji blizu CMC-a formiraju se sferične micele (slika 21.3). S povećanjem koncentracije površinski aktivne tvari nastaju lamelarni (sl. 21.1) i cilindrični miceli.
Micele se sastoje od tekuće jezgre ugljikovodika 4 (Sl. 21.1), obložen slojem polarnih jonogenih skupina 5 , Tekuće stanje ugljikovodičnih lanaca strukturno je uređeno i stoga se razlikuje od velike tekuće (vodene) faze.
Sloj polarnih skupina molekula surfaktanta strši iznad površine jezgre na 0,2--0,5 nm, tvoreći sloj koji stvara potencijal (vidi odlomak 7.2). Nastaje dvostruki električni sloj, koji određuje elektroforetsku pokretljivost micela.
Hidrofilna polarna ljuska micela naglo smanjuje međufazni površinski napetost na sučelju micela - tekućina (voda). U ovom slučaju je ispunjen uvjet (10.25), što znači spontano stvaranje micela, liofilnost micelarne (koloidne) otopine i njenu termodinamičku stabilnost.
Najvažnije svojstvo površine u otopinama površinski aktivnih tvari su površinska napetost y (vidi sliku 2.3), osmotski tlak p (vidi sliku 9.4) i molarna električna vodljivost L, što karakterizira sposobnost otopine koja sadrži ione za provođenje električna struja.
U fig. Na slici 21.2 prikazane su promjene površinske napetosti u ZhG (krivulja 2 ), osmotski tlak p (krivulja 3 ) i molarna vodljivost l (krivulja 4 ) ovisno o koncentraciji otopine natrijevog dodecil sulfata, koja se disocira prema jednadžbi (21.3). Područje u kojem prestaje smanjenje površinske napetosti otopina koloidnih tenzida naziva se kritičnom koncentracijom micela. (CMC).
[Unesite tekst]
Osmotski tlak p (krivulja 3 ) prvo, u skladu s formulom (9.11), kako koncentracija surfaktanata raste, povećava se. U CMC regiji taj se rast zaustavlja, što je povezano s stvaranjem micela, čija veličina značajno prelazi veličinu molekula otopljenih površinski aktivnih tvari. Prestanak rasta osmotskog tlaka uslijed povećanja veličine čestica izravno slijedi iz formule (9.13), prema kojoj je osmotski tlak obrnuto proporcionalan kocki polumjera čestica. r 3. Vezivanje surfaktantnih molekula na micele smanjuje njihovu koncentraciju u otopini kao elektrolita. Ova okolnost objašnjava smanjenje molarne vodljivosti u CMC području (krivulja 4 ).
Matematički se KKM može definirati kao točka pregiba na krivulji "svojstva otopina koloidnog surfaktanata - koncentracija" (vidi sliku 21.2), kada drugi derivat ovog svojstva postane jednak nuli, tj. d 2 N/dC 2 \u003d 0. Formiranje micela treba smatrati postupkom analognim faznom prijelazu iz prave otopine surfaktanata u pridruženo stanje u micelama; dok se stvaranje micela događa spontano.
Koncentracija surfaktanata u micelarnom obliku značajno, za nekoliko reda veličine, premašuje koncentraciju površinski aktivnih tvari u otopini. Micele omogućuju dobivanje otopina koloidnih površinski aktivnih tvari s visokim sadržajem rastvora u usporedbi s istinskim otopinama. Osim toga, micele su svojevrsno skladište surfaktanata. Ravnoteža između različitog stanja surfaktanata u otopini (vidi sliku 21.1) je pokretna, a kako se surfaktant troši, na primjer, s povećanjem sučelja, neke molekule površinski aktivne tvari u otopini nadoknađuju se micelama.
CMC je najvažnije i najznačajnije svojstvo koloidnih tenzida. CMC odgovara koncentraciji površinski aktivne tvari pri kojoj se pojavljuju miceli u otopini koja su u termodinamičkoj ravnoteži s molekulima surfaktanata (ionima). U CMC regiji oštro se mijenjaju površinska i svojstvena svojstva otopina.
CMC se izražava u molovima po litri ili u postotku rastvora. Za kalcijev stearat pri 323 K, CMC je 5,10-4 mol / L, a za estere saharoze (0,51,0) 10-5 mol / L.
Vrijednosti CMC nisu visoke, mala količina površinski aktivnih tvari dovoljna je za pojavljivanje glavnih svojstava njihovih otopina. Još jednom ističemo da nisu svi površinski aktivni agensi sposobni formirati micele. Nužni uvjet za stvaranje micela je prisutnost polarne skupine u molekuli površinski aktivne tvari (vidi sliku 5.2) i dovoljno velika duljina ugljikovodičnog radikala.
Micele se također formiraju u nevodenim otopinama površinski aktivnih tvari. Orijentacija molekula surfaktanata u nepolarnim otapalima suprotna je njihovoj orijentaciji u vodi, tj. hidrofobni radikal, okrenut ugljikovodičnoj tekućini.
CMC se očituje u određenom rasponu koncentracije surfaktanata (vidi sliku 21.2). S povećanjem koncentracije površinski aktivnih tvari mogu se dogoditi dva procesa: povećanje broja sfernih micela i promjena u njihovom obliku. Kuglaste micele gube pravilni oblik i mogu se pretvoriti u lamelarne.
Dakle, u CMC području dolazi do najznačajnije promjene rasutnih i površinskih svojstava otopina koloidnih surfaktanata, a na krivuljama koje karakteriziraju ta svojstva pojavljuju se nagibi (vidi Sliku 21.2).
Rasprostranjena svojstva koloidnih površinski aktivnih tvari očituju se u procesima poput solubilizacije, stvaranja pjena, emulzija i suspenzija. Najzanimljivije i specifičnije od tih svojstava je solubilizacija.
otapanje oni nazivaju otapanje u otopinama koloidnih površinski aktivnih tvari onih tvari koje su obično netopljive u određenoj tekućini. Primjerice, kao rezultat solubilizacije u vodenim otopinama površinski aktivnih tvari, otapaju se ugljikovodične tekućine, posebno benzin i kerozin, kao i masti koje se ne rastvaraju u vodi.
[Unesite tekst]
Solubilizacija je povezana s prodorom u micele tvari koje se nazivaju solubilizatori. Mehanizam solubilizacije za različitu prirodu solubilizata može se objasniti pomoću Sl. 21.3. Prilikom otapanja u micele se uvode nepolarne tvari (benzen, heksan, benzin, itd.). Ako solubilizat sadrži polarnu i nepolarnu skupinu, tada se nalazi u miceli s ugljikovodičnim krajem prema unutra, a polarna skupina okrenuta prema van. Za solubilizate koji sadrže nekoliko polarnih skupina, adsorpcija na vanjskom sloju površine micele najvjerojatnija je.
Solubilizacija počinje kada koncentracija surfaktanata dosegne CMC. Pri koncentraciji površinski aktivne tvari iznad CMC, broj micela se povećava, a otapanje nastavlja intenzivnije. Mogućnost otapanja koloidnih tenzida povećava se unutar ovog homolognog niza kako se povećava broj ugljikovodičnih radikala. Ionogeni tenzidi imaju veću solubilizacijsku sposobnost u usporedbi s neinogenim.
Solubilizacijska sposobnost biološki aktivnih koloidnih tenzida - natrijevog helata i deoksikelata - posebno je značajna. Solubilizacija i emulzija (vidi odlomak 15.4.) Su primarni procesi apsorpcije masti; kao rezultat solubilizacije, masti se rastvaraju u vodi, a potom ih tijelo apsorbira.
Dakle, ukupna svojstva otopina koloidnih surfaktanata nastaju zbog stvaranja micela.
Svi disperzirani sustavi, ovisno o mehanizmu njihovog nastanka prema klasifikaciji P. A. Rebinder, dijele se na liofilne, koje se dobivaju spontanom disperzijom jedne od faza (spontana tvorba heterogenog slobodnog disperziranog sustava), i liofobične, koje nastaju uslijed disperzije i kondenzacije supersaturacijom (prisiljena stvaranje heterogenog slobodno-disperziranog sustava).
Prisutnost hidrofilnih i oleofilnih dijelova u molekulama površinski aktivnih tvari karakteristično je posebno obilježje njihove strukture. Prema njihovoj sposobnosti disocijacije u vodenim otopinama, površinski aktivne tvari dijele se na ionske i neionske. Zauzvrat, ionska površinski aktivna sredstva dijele se na anionska, kationska i amfolitička (amfoterna).
1) Anionski tenzidi disociraju u vodi kako bi tvorili površinski aktivni anion.
2) Kationski tenzidi disociraju u vodi kako bi dobili površinski aktivni kation.
3) Amfolitička površinski aktivna sredstva sadrže dvije funkcionalne skupine, od kojih je jedna kisela, a druga je osnovne prirode, na primjer, karboksilne i aminske skupine. Amfolitička površinski aktivna sredstva pokazuju anionska ili kationska svojstva ovisno o pH sredstva.
Sve površinski aktivne tvari s obzirom na njihovo ponašanje u vodi dijele se na doista topljive i koloidne.
Istinski topljivi tenzidi u otopini su u molekularno dispergiranom stanju do koncentracija koje odgovaraju njihovim zasićenim otopinama i odvajanju sustava u dvije kontinuirane faze.
Glavna karakteristika koloidnih surfaktanata je sposobnost stvaranja termodinamički stabilnih (liofilnih) heterogenih disperziranih sustava (asocijativnih ili micelarnih koloida). Glavna svojstva koloidnih površinski aktivnih tvari, koja određuju njihove vrijedne kvalitete i široku upotrebu, uključuju visoku površinsku aktivnost; sposobnost spontanog stvaranja micela - stvaranje liofilnih koloidnih otopina u koncentraciji površinski aktivne tvari iznad određene vrijednosti, koje se naziva kritična koncentracija micele (KKM); sposobnost otapanja - naglo povećanje topljivosti tvari u otopinama koloidnih površinski aktivnih tvari zbog njihovog "uvođenja" u micele; visoka sposobnost stabilizacije različitih disperznih sustava.
U koncentracijama iznad KKM, molekule površinski aktivne tvari sakupljaju se u micele (suradnike), a otopina će se pretvoriti u micelarni (asocijativni) koloidni sustav.
Micela surfaktanata podrazumijeva suradnika difilnih molekula, čije su liofilne skupine okrenute prema odgovarajućem otapalu, a liofobične skupine se međusobno kombiniraju kako bi tvorile jezgru micele. Broj molekula koje čine micele naziva se asocijacijski broj, a ukupna količina molekularnih masa molekula u miceli, odnosno produkt micelarne mase prema Avogadrovom broju, naziva se micelarna masa. Određena orijentacija molekula difilnih površinski aktivnih tvari u miceli osigurava minimalnu interfacijalnu napetost na sučelju micela - srednji.
Pri koncentraciji površinski aktivne tvari u vodenoj otopini koja malo prelazi KKM, prema Hartleyevim idejama nastaju sferične micele (Hartley micele). Unutarnji dio micela Gartley sastoji se od isprepletenih ugljikovodičnih radikala, a polarne skupine molekula surfaktanata pretvaraju se u vodenu fazu. Promjer takvih micela jednak je dvostrukoj duljini molekula površinski aktivne tvari. Broj molekula u miceli brzo raste u uskom rasponu koncentracija, a daljnjim porastom koncentracije ona se praktički ne mijenja, već se povećava broj micela. Kuglaste micele mogu sadržavati od 20 do 100 molekula ili više.
S povećanjem koncentracije površinski aktivnih tvari micelarni sustav prolazi kroz niz ravnotežnih stanja koja se razlikuju u broju asocijacija, veličinama i obliku micela. Kad se dosegne određena koncentracija, sferne micele počinju međusobno djelovati, što pridonosi njihovoj deformaciji. Micele imaju oblik cilindričnog, nalik na disk, šipkastog, lamelarnog oblika.
Micelizacija u nevodnom mediju u pravilu je rezultat djelovanja privlačnih sila između polarnih skupina surfaktanata i interakcije ugljikovodičnih radikala s molekulama otapala. Rezultirajuće micele obrnutog tipa sadrže unutarnje hidrirane ili hidrirane polarne skupine okružene slojem ugljikovodičnih radikala. Broj udruženja (od 3 do 40) znatno je manji nego za vodene otopine tenzida. U pravilu, raste s porastom ugljikovodičnog radikala do određene granice.
Kritična koncentracija micela najvažnija je karakteristika otopina površinski aktivnih tvari. Ovisi prije svega o strukturi ugljikovodičnog radikala u molekuli površinski aktivne tvari i prirodi polarne skupine, prisutnosti elektrolita i ne-elektrolita u otopini, temperaturi i drugim čimbenicima.
Čimbenici koji utječu na KKM:
1) S povećanjem duljine ugljikovodičnog radikala, topivost surfaktanata raste i KKM raste. Razgranavanje, nezasićenje i ciklizacija ugljikovodičnog radikala smanjuju sklonost stvaranju micela i povećavaju KKM. Priroda polarne skupine igra značajnu ulogu u stvaranju micela u vodenom i nevodenom mediju.
2) Uvođenje elektrolita u vodene otopine neionskih površinski aktivnih tvari ima slab učinak na veličinu KKM-a i micela. Za ionogene površinski aktivne tvari taj je učinak značajan.
3) Uvođenje neelektrolita (organska otapala) u vodene otopine površinski aktivnih tvari također dovodi do promjene u KKM.
4) Temperatura
Metode za određivanje KKM temelje se na snimanju oštre promjene fizikalno-kemijskih svojstava otopina surfaktanata ovisno o koncentraciji (na primjer, površinska napetost σ, zamućenost τ, ekvivalentna električna vodljivost λ, osmotski tlak π i indeks loma n). Na krivulji ovisnosti o svojstvu i sastavu kink se obično pojavljuje u KKM području.
1
) Konduktorska metoda koristi se za određivanje KKM ionskih površinski aktivnih tvari.
2) Druga metoda za određivanje KKM temelji se na mjerenju površinske napetosti vodenih otopina površinski aktivnih tvari koja se naglo smanjuje s povećanjem koncentracije do KKM, a zatim ostaje konstantna.
3) Solubilizacija boja i ugljikovodika u micelama omogućuje određivanje KKM ionskih i neionskih površinski aktivnih tvari u vodenoj i nevodenoj otopini. Kada se u otopini površinski aktivne tvari postigne koncentracija koja odgovara KKM, topljivost ugljikovodika i boja naglo se povećava.
4) Mjerenje intenziteta raspršivanja svjetlosti tijekom stvaranja micele omogućuje ne samo pronalaženje KKM-a naglim porastom nagiba koncentracijske krivulje, već i određivanje micelarne mase i udruženih brojeva.
Čimbenici koji utječu na BMC
CMC ovisi o mnogim čimbenicima, ali prvenstveno ga određuje struktura ugljikovodičnog radikala, priroda polarne skupine, dodavanje različitih tvari u otopinu i temperatura.
Duljina ugljikovodičnog radikala R.
Za vodene otopine - u homolognom nizu za susjedne homologe, omjer KKM ≈ 3,2 ima vrijednost koeficijenta pravila Duclo-Traube. Što je veći R, to je jača energija sustava tijekom stvaranja micela, dakle, što je ugljikovodični radikal duži, to je niži CMC.
Sposobnost udruživanja očituje se u molekulama površinski aktivne tvari na R\u003e 8-10 atoma ugljika C. Razgranavanje, nezasićenje, ciklizacija smanjuju tendenciju ka MCO i CMC.
Za organsko okruženje kada R povećava topljivost i CMC.
KKM u vodenim otopinama najjače ovisi o duljini ugljikovodičnog radikala: tijekom stvaranja micela, smanjenje energije Gibbsova sustava je veće, što je duži lanac ugljikovodika surfaktanta, tj., Što je duži radikal, to je manje KKM. tj što je dulje ugljikovodični radikal molekule površinski aktivne tvari, postiže se jednoslojno površinsko punjenje (G ) pri nižim koncentracijama i nižim CMC.
Studije micelizacije pokazala su da se formiranje suradnika molekula surfaktanata događa u slučaju ugljikovodičnih radikala koji se sastoje od 4 do 7 atoma ugljika. Međutim, u takvim spojevima razlika između hidrofilnih i hidrofobnih dijelova nije dovoljno izražena (visoka HLB vrijednost). U tom smislu, energija agregacije nije dovoljna da zadrži suradnike - oni se uništavaju toplinskim gibanjem molekula vode (medija). Sposobnost stvaranja micela stječu se molekulama surfaktanata, čiji ugljikovodični radikal sadrži 8 - 10 ili više ugljikovih atoma.
Priroda polarne skupine.
U vodenim otopinama površinski aktivnih tvari hidrofilne skupine zadržavaju agregate u vodi i reguliraju njihovu veličinu.
za vodeni okoliš u organskom okolišu
RT lnKKM \u003d a - bn
gdje je a konstanta koja karakterizira energiju otapanja funkcionalne skupine (polarni dijelovi)
c je konstanta koja karakterizira energiju otapanja po jednoj skupini -CH2.
Priroda polarne skupine igra značajnu ulogu u OKO. Njegov utjecaj odražava koeficijent a, međutim, utjecaj prirode polarne skupine manje je značajan od duljine radikala.
Za jednaki R, ta tvar ima veliki CMC, pri čemu se njegova polarna skupina bolje disocira (prisutnost jonogenih skupina je topljivost površinski aktivnih tvari), dakle, s jednakim radikalom, CMC IPAS\u003e CMC NIPAS.
Prisutnost ionogenih skupina povećava topljivost površinski aktivnih tvari u vodi, stoga se dobija manje energije za prijenos jonogenih molekula u micele nego za neionske molekule. Stoga je CMC za ionske površinski aktivne tvari obično veći nego za neionske površinski aktivne tvari, s istom hidrofobnošću molekule (broj ugljikovih atoma u lancima).
Učinak aditiva elektrolita i polarnih organskih tvari.
Uvođenje elektrolita u otopine IPAS-a i NIPAS-a uzrokuje različit učinak:
1) u rješenjima IPAS SEL-ta ↓ KKM.
Glavnu ulogu igra koncentracija i naboj protiiona. Ioni nabijeni istim imenom kao ion surfaktanta u MC slabo utječu na CMC.
Olakšavanje MCO objašnjava se kompresijom difuznog sloja protiviona, suzbijanjem disocijacije surfaktantnih molekula i djelomičnom dehidracijom površinski aktivnih iona.
Smanjenje naboja micela slabi elektrostatičko odbijanje i olakšava vezanost novih molekula na miceli.
Dodatak elektrolita slabo utječe na ICEC NIPAV.
2) Dodavanje organskih tvari u vodene otopine površinski aktivnih tvari utječe na CMC na različite načine:
spojevi male molekularne mase (alkoholi, aceton) KKM (ako nema solubilizacije)
dugolančani spojevi ↓ CMC (povećava se stabilnost micela).
3). Učinak temperature T.
Postoji različita priroda utjecaja T na IPAV i NIPAV.
Povećanje T pomoću IPAS otopina pojačava toplinsko gibanje i sprečava agregaciju molekula, ali intenzivno kretanje smanjuje hidrataciju polarnih skupina i potiče njihovo povezivanje.
Mnogi tenzidi s velikim R zbog slabe topljivosti ne tvore micelarne otopine. Međutim, kad se T promijeni, topljivost površinski aktivne tvari može se povećati i detektirati MCO.
T, s mačkom. topljivost IPAS povećava se zbog stvaranja MC, zvanog Kraft točka (obično 283-293 K).
T. Kraft se ne podudara s T PL TV-om. Surfaktant, ali leži niže, jer u natečenom gelu površinski aktivna tvar se hidrira, što olakšava topljenje.
C, mol / L površinski aktivno sredstvo + otopina
r 
ast-mots MTs + rr
Sl. 7.2. Fazni dijagram otopine koloidnog surfaktanta u blizini Kraft točke
Da biste dobili površinski aktivno sredstvo s niskom vrijednosti Kraft točke:
a) uvođenje dodatnih CH3 - ili bočnih supstituenata;
b) uvesti nezasićenu komunikaciju "\u003d";
c) polarni segment (oksietilen) između ionske skupine i lanca.
Iznad K točke splava, IPAS MC-ovi raspadaju se na manje suradnike - dolazi do demikelizacije.
(Micelarna tvorba odvija se u temperaturnom rasponu definiranom za svako površinski aktivno sredstvo, od kojih su najvažnije značajke Kraft i točka oblaka.
Kraft Point - donja temperaturna granica stvaranja micela jonogenih tenzida, obično je jednaka 283 - 293K; pri temperaturama ispod Kraft-ove točke, topljivost površinski aktivnih tvari nije dovoljna za stvaranje micela.
Oblačna točka - gornja temperaturna granica stvaranja micela neionskih površinski aktivnih tvari, njegove uobičajene vrijednosti su 323 - 333 K; pri višim temperaturama sustav površinski aktivno sredstvo-otapalo gubi stabilnost i slojevito se razvrstava u dvije makrofaze.)
2) T u NIPAW solutions otopinama KKM uslijed dehidracije oksietilenskih lanaca.
U NIPAW otopinama se opaža točka oblaka - gornja temperaturna granica MCO NIPAW (323-333 K), pri višim T sustav gubi stabilnost i slojevit je u dvije faze.
Termodinamika i mehanizam nastanka micela (ICC)
(Prava topljivost površinski aktivnih tvari nastaje zbog povećanja entropije S nakon otapanja i, u manjoj mjeri, interakcije s molekulama vode.
IPAS karakterizira disocijacija u vodi, njihovo otapanje je značajno.
NIPAS slabo stupa u interakciju s H20, rastvorljivost im je manja pri istoj R. Češće je ∆N\u003e 0, dakle, topljivost pri T.
Mala topljivost površinski aktivnih tvari očituje se u površinskoj aktivnosti "+", a s C - u značajnoj povezanosti molekula surfaktanata, prelazeći u ICO.)
Razmotrimo mehanizam otapanja površinski aktivnih tvari. Sastoji se od 2 stupnja: fazni prijelaz i interakcija s molekulama otapala - otapanje (voda i hidratacija):
∆N f.p. \u003e 0 fS f.p. \u003e 0 ∆N sol. \u003e
∆H solvat.
∆ G\u003d ∆N sol , - T∆S sol.
Za IPAV :
∆H solvat. velike veličine, ∆N sol. 0 i ∆G sol.
Za NIPAV ∆H sol. ≥0, dakle, pri T je topivost nastala zbog entropijske komponente.
Za ICC postupak karakterističan je ∆N ICC-a. ∆ G ICR \u003d ∆N ICR , - T∆S ICR.
Metode za određivanje CMC-a
Temelji se na registraciji oštre promjene fizikalno-kemijskih svojstava otopina surfaktanata ovisno o njihovoj koncentraciji (zamućenost τ, površinska napetost σ, ekvivalentna električna vodljivost λ, osmotski tlak π i indeks loma n).
Obično se na ovim krivuljama kine, jer jedna grana krivulje odgovara molekularnom stanju otopina - drugi dio odgovara koloidnom stanju.
Vrijednosti KKM za ovaj sustav površinski aktivno sredstvo-otapalo mogu varirati ako su određene jednom ili drugom eksperimentalnom metodom ili kada se koristi jedna ili druga metoda matematičke obrade eksperimentalnih podataka.
Sve eksperimentalne metode za određivanje CMC-a (poznato je više od 70) podijeljene su u dvije skupine. Jedna skupina uključuje metode koje ne zahtijevaju unošenje površinski aktivnih tvari u sustav - otapala dodatnih tvari. Ovo je konstrukcija izotermi površinske napetosti \u003d f (C) ili \u003d f (lnC); mjerenje vodljivosti ( i ) otopine površinski aktivne tvari; proučavanje optičkih svojstava - indeks prelamanja otopina, raspršenje svjetlosti; proučavanje apsorpcijskih spektra i NMR spektra, itd. To je dobro definirano CMC-om pri konstruiranju ovisnosti topljivosti površinski aktivnih tvari o vrijednosti 1 / T (inverzna temperatura). Jednostavne i pouzdane metode potenciometrijske titracije i apsorpcije ultrazvuka itd.
Druga skupina metoda za mjerenje CMC-a temelji se na dodavanju dodatnih tvari otopinama i njihovoj solubilizaciji (koloidno otapanje) u micelama surfaktanata, što se može zabilježiti spektralnim metodama, fluorescencijom, EPR itd. Slijedi kratak opis nekih metoda za određivanje CMC-a iz prve skupine.
Sl. 7.2. Određivanje KKM provodnom geometrijskom metodom (levo).
Slika 7.3 Određivanje CMC metodom mjerenja površinske napetosti
Kondometrijska metoda za određivanje CMC koristi se za ionogene površinski aktivne tvari. Ako bi tvorba micela bila odsutna u vodenim otopinama ionskih površinski aktivnih tvari, na primjer, natrijevog ili kalijevog oleata, tada bi, u skladu s Kohlrauschevom jednadžbom (), eksperimentalne točke ovisnosti ekvivalentne vodljivosti o koncentraciji C u koordinatama \u003d f () ležale duž ravne linije (slika 7.2) , To se postiže pri niskim koncentracijama površinski aktivnih tvari (10 -3 mol / L), počevši od CMC, ionske micele nastaju okružene difuznim slojem protiviona, razbijena je ovisnost \u003d f () i opazi se kink na liniji.
Druga metoda za određivanje CMC temelji se na mjerenju površinske napetosti vodenih otopina surfaktanata, koja se smanjuje s povećanjem koncentracije do CMC, a zatim ostaje gotovo konstantna. Ova metoda je primjenjiva i za ionske i za neionske površinski aktivne tvari. Da bi se odredio CMC, eksperimentalni podaci o ovisnosti o C obično su prikazani u koordinatama \u003d f (lnC) (slika 7.3).
Izoterme σ \u003d f (C) razlikuju se od izotermi pravih otopina surfaktanata s oštrijim ↓ σ sa S i probojem u području niskih koncentracija (oko 10 -3 - 10 -6 mol / l), iznad kojih σ ostaje konstantan. Još jasnije, ta se CMC točka otkriva na izotermi σ \u003d f ln (C) u skladu s
Dσ \u003d Σ Γ i dμ i, za datu komponentu μ i \u003d μ i o + RT ln a i dμ i \u003d μ i o + RT dln a i
\u003d - Γ i \u003d - Γ i RT
Graf ovisnosti indeksa loma n o koncentraciji otopine surfaktanta je isprekidana linija dva segmenta koji se presijecaju u točki CMC (slika 7.4). Na temelju ove ovisnosti moguće je odrediti KKM površinski aktivno sredstvo u vodenom i nevodenom okruženju.
U regiji KKM, prava (molekularna) otopina prelazi u koloidnu otopinu, a raspršenje svjetla u sustavu se naglo povećava (svi su mogli promatrati rasipanje svjetlosti na česticama prašine suspendirane u zraku). Da bismo odredili CMC raspršivanjem svjetla, mjeri se optička gustoća sustava D ovisno o koncentraciji površinski aktivne tvari (slika 7.5), a CMC se nalazi iz grafikona D \u003d f (C).
Sl. 7.4. Određivanje CMC mjerenjem indeksa loma n.
Sl. 7.5. Određivanje CMC metodom raspršivanja svjetla (desno).