胶束

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磷脂分子在水溶液中形成的胶束的示意图。

胶束(Micelle)是表面活性剂在溶液中的浓度到达某一临界值(即臨界膠束濃度CMC)及超过该值后,其分子或离子自动缔合成的胶体大小的聚集体质点微粒,这种胶体质点与离子之间处于平衡状态。


单个表面活性剂分子在溶于水后,完全被水分子包围,分子中的亲水基团有被水吸引的趋势,而亲油基团则被水排斥,因此表面活性剂分子占据溶液表面,在表面吸附,将其亲油基团伸向空气。这种表面吸附达到饱和后,如果表面活性剂的浓度继续增加,则溶液内部的表面活性剂分子将采取另一种对水进行排斥的方式,即分子中的长链亲油基团通过分子间吸引力相互缔合,自身相互抱成团,而亲水基团则伸向水中,与水分子结合,形成聚集体,即胶束。

胶束一般为球、柱、片等形状,其结构问题至今仍未完全搞清。从实验数据可知,当表面活性剂溶液的浓度达到一定值后胶束开始形成,浓度越大形成的胶束越多。胶束开始明显形成时溶液中表面活性剂的浓度称为臨界膠束濃度(Critical micelle concentration),记作CMC。临界胶束浓度是表面活性剂的重要参数之一,它可以通过理论推算,也可以通过表面张力法、电导法、折光指数法和染料增溶法等来测定。

在临界胶束浓度前后,表面活性剂浓度的许多物理性质,如电导率渗透压、光学性质、去污能力、表面张力等,都发生显著变化,故在使用表面活性剂时必须超过CMC值,才能充分发挥表面活性剂的性能。多数表面活性剂的CMC值在0.001-0.02 mol/L左右。

在离子型表面活性剂的溶液中,单个表面活性剂离子与胶束之间可以形成平衡,该平衡受表面活性剂的浓度影响,当浓度较小时,溶液中主要是单个表面活性剂离子;当浓度较大或接近CMC时,溶液中将有少量胶束,如二聚体或三聚体等;当浓度10倍于CMC或更大时,胶束一般不是球形。

历史[编辑]

1912年,布里斯托大学的James William McBain在大量实验数据的基础上提出,表面活性剂浓度大到一定程度后出现的反常现象,是由于表面活性剂离子或分子缔合成胶体大小的聚集体所导致的。[1]G. S. Hartley在其所著的“Paraffin Chain Salts, A Study in Micelle Formation”一书中首先用Micelle一词来形容表面活性剂分子或离子形成的此类聚集体。[2]micelle一词是来自生物学的借词,一般读作/maɪˈsɛl/("my sell")或/maɪˈsiːl/("my seal"),复数为micelles、micella或micellae。

参见[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ McBain, J. W., Trans. Faraday Soc. 1913, 9, 99.
  2. ^ G. S. Aqueous Solutions of Paraffin Chain Salts, A Study in Micelle Formation. Paris: Hermann et Cie. 1936.