เมื่อความเข้มข้นของสารละลายถึงความเข้มข้นของไมเซลล์ของสารลดแรงตึงผิว

2020-04-15 00:40:26

มีกระบวนการเปลี่ยนแปลงของสารลดแรงตึงผิวที่ก่อตัวเป็นไมเซลล์ในสารละลายพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารละลายที่เป็นน้ำ เมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวในสารละลายต่ำมาก กล่าวคือ เมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวในสารละลายบางมาก อากาศและน้ำแทบจะสัมผัสกันโดยตรง แรงตึงผิวของน้ำลดลงเพียงเล็กน้อย เมื่อเข้าใกล้สถานะของน้ำบริสุทธิ์ สารลดแรงตึงผิวในน้ำมีเพียงไม่กี่โมเลกุลเท่านั้น เมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวเพิ่มขึ้นเล็กน้อย โมเลกุลของสารออกฤทธิ์บนพื้นผิวก็จะรวมตัวกันบนผิวน้ำในไม่ช้า การปกคลุมของน้ำจะช่วยลดการสัมผัสระหว่างน้ำกับอากาศ และแรงตึงผิวของสารละลายจะลดลงอย่างรวดเร็ว

สารลดแรงตึงผิวบางชนิดในน้ำรวมตัวกัน และกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำของสารลดแรงตึงผิวเหล่านี้เริ่มก่อตัวเป็นไมเซลล์ขนาดเล็ก เมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวเพิ่มขึ้น เมื่อสารละลายลดแรงตึงผิวถึงการดูดซับความอิ่มตัว พื้นผิวจะเริ่มก่อตัวเป็นชั้นเดียวที่จัดเรียงอย่างใกล้ชิด เมื่อความเข้มข้นของสารละลายถึงความเข้มข้นของไมเซลล์ของสารลดแรงตึงผิว แรงตึงผิวของสารละลายจะลดลงเหลือค่าต่ำ

หากสารลดแรงตึงผิวยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องหลังจากที่ความเข้มข้นของสารละลายถึงความเข้มข้นของไมเซลล์ที่สำคัญ แม้ว่าความเข้มข้นของสารละลายจะเพิ่มขึ้น แรงตึงผิวของสารละลายแทบจะไม่ลดลงอีกต่อไป ในเวลานี้ จำนวนไมเซลล์และจำนวนการรวมตัวในสารละลายเพิ่มขึ้น และระบบการแก้ปัญหาประกอบด้วยไมเซลล์ เครื่องปฏิกรณ์ขนาดเล็กที่ใช้สำหรับการสังเคราะห์ผงนาโนคือไมเซลล์ในเวลานี้ จากนั้นระบบจะค่อยๆ เปลี่ยนแปลงเป็นสถานะผลึกเหลว เมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวในสารละลายที่เป็นน้ำถึง CMC สารลดแรงตึงผิวจะก่อตัวเป็นไมเซลล์โดยมีความเข้มข้นเพิ่มขึ้น ซึ่งสะท้อนให้เห็นที่จุดเปลี่ยนของเส้นโค้งของแรงตึงผิวและความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิว (เส้นโค้ง r-1gc) ในขณะที่คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีอื่นๆ ของสารละลายไม่เหมาะ

สำหรับสารลดแรงตึงผิวแบบไอออนิก ไมเซลล์ที่เกิดขึ้นจะมีประจุที่สูงกว่า เนื่องจากผลของแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิต เคาน์เตอร์ไอออนบางตัวจะถูกดึงดูดรอบๆ ไมเซลล์ ซึ่งทำให้ประจุบวกและลบบางส่วนหักล้างกัน อย่างไรก็ตาม แรงปิดกั้นของหมอกไอออนที่เกิดจากเคาน์เตอร์ไอออนจะเพิ่มขึ้นอย่างมากหลังจากที่ไมเซลล์ก่อให้เกิดประจุสูง ซึ่งสามารถใช้เพื่อปรับการกระจายตัวของผงนาโนได้ เนื่องจากเหตุผลทั้งสองนี้ ความนำไฟฟ้าที่เท่ากันของสารละลายจะลดลงอย่างรวดเร็วตามความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นหลังจาก CMC ดังนั้นจุดนี้จึงใช้ในการวัดความเข้มข้นของไมเซลล์วิกฤตของสารลดแรงตึงผิวด้วย

โครงสร้างของไมเซลล์ลดแรงตึงผิวไอออนิกคือไมเซลล์ทรงกลม ซึ่งประกอบด้วยแกนใน เปลือกนอก และชั้นไฟฟ้าสองชั้นแบบแพร่กระจาย แกนด้านในของสารลดแรงตึงผิวไอออนิกประกอบด้วยโซ่ไฮโดรคาร์บอนคล้ายกับไฮโดรโฟบิกเหลวและมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1-2.8 นาโนเมตร เนื่องจากกลุ่มขั้วข้างเคียง - CH2 - มีขั้วที่แน่นอน จึงยังคงมีโมเลกุลของน้ำอยู่รอบๆ แกนกลาง จึงมีน้ำซึมผ่านแกนไมเซลล์ได้มากกว่า ในเวลานี้ กลุ่ม CH2 นี้ไม่เพียงแต่เป็นแกนกลางที่ประกอบด้วยโซ่ไฮโดรคาร์บอนเหลว แต่ยังเป็นส่วนหนึ่งของไมเซลล์เชลล์ที่ไม่ใช่ของเหลวด้วย