
【化】 CMC; critical micelle concentration(CMC)
臨界膠束濃度(Critical Micelle Concentration,CMC)是表面活性劑物理化學領域的重要概念,指表面活性劑分子在溶液中開始形成膠束的最低濃度值。根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的定義,當溶液濃度達到CMC時,表面活性劑單體的化學勢停止變化,多餘分子通過自組裝形成膠束結構。
從分子作用機制分析,CMC的形成源于兩親性分子(含親水頭部和疏水尾部)在溶液中的動态平衡。低于CMC時,分子以單體形式吸附于界面;高于CMC時,疏水效應驅動分子聚集成膠束以降低系統自由能。這一轉變過程可通過熱力學方程描述: $$ ΔG{mic} = ΔH{mic} - TΔS_{mic} $$ 式中ΔG為膠束化自由能變,其負值越大表明自發性越強。
實際應用中,CMC測定對工業配方設計具有指導價值。美國藥典(USP)将CMC列為表面活性劑質量評價指标,涉及藥品增溶、乳化等關鍵工藝。常見測定方法包括表面張力法(Wilhelmy平闆法)、電導率法和熒光探針法,其中美國國家标準技術研究院(NIST)推薦表面張力法為基準方法。
研究顯示,CMC值受分子結構顯著影響。直鍊烷基苯磺酸鈉(LAS)的CMC隨碳鍊增長呈指數下降,每增加一個-CH₂基團,CMC約降低1/3,該規律符合Traube經驗規則。溫度對CMC的作用呈非線性,多數離子型表面活性劑在20-60℃範圍内CMC隨溫度升高而增大,而非離子型則相反。
臨界膠束濃度(Critical Micelle Concentration,CMC)是表面活性劑在溶液中開始形成膠束的最低濃度。以下是詳細解釋:
CMC是表面活性劑分子從單體狀态自發聚集形成膠束的臨界點。當溶液濃度低于CMC時,表面活性劑以單分子形式分散;達到或超過CMC時,疏水基團因疏水作用向内聚集形成膠束内核,親水基團向外與水接觸。
表面活性劑具有兩親性結構(親水頭和疏水尾)。低濃度時,分子吸附在溶液表面以降低表面張力;當表面吸附飽和後,疏水基團為逃離水環境,促使分子在溶液中自組裝成膠束。
CMC是表面活性劑性能的關鍵參數。例如:
通過上述分析可見,CMC不僅是表面活性劑行為的轉折點,也直接影響其實際應用效果。如需進一步了解具體測定技術或案例,可參考來源中的專業文獻。
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