계면활성제(surfactants) 의 Critical Micelle Concentration(CMC) 측정

소개

계면활성제(surfactants) 의 Critical Micelle Concentration(CMC) 측정

물리화학실험 리포트 입니다

목차

1. 원리
2. 실험 기기
3. 시약
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 고찰

본문내용

1. 원리

-임계미셀 농도(CMC, Critical Micelle Concentration)
보통 계면활성제와 수용액은 농도가 매우 작은 경우에는 거의 분자모양으로 분산하여 용해되어 있으나, 어느 농도에 도달하면 수십 분자가 회합하여 미셀을 형성한다. 이 변화는 급격하게 이루어 지는데, 이 때의 농도를 임계 미셀 농도라고 한다. 그 값은 이온성 계면활성제에서는 0.1~0.001mol/dm3정도로 온도, 공존염류 등의 영향을 받는다. 전기전도율, 표면장력, 형광색소의 흡수 등이 계면활성제의 농도에 의해 불연속적인 변화를 나타낸다는 사실을 이용하여 임계 미셀 농도를 결정할 수 있다.


표면 활성 분자나 이온은 회합을 하여 콜로이드 크기의 알맹이인 미셀로 된다. 이 미셀에서는 그 친수성 꼬리들이 함께 모이고 친수성 머리가 보호 역할을 해 준다.
◁ CMC 근처에서 나타내는 물리적 성질들의 전형적인 변화모양

미셀은 임계 미셀 농도(CMC, Critical Micelle Concentration) 이상의 농도와 Krafft 온도 이상에서만 형성된다. CMC는 용액의 물리적 성질, 그 중에서도 특히 몰전도도의 두드러진 불연속을 보고 찾아낼 수 있다. 미셀의 탄화수소 내부는 기름 방울과 흡사하다. 핵자기 공명법으로 연구한 바에 의하면 이 탄화수소 꼬리는 상당한 유동성을 가지고 있으며, 탄화수소 본체 안에서 보다 약간의 제약을 더 받을 정도이다. 미셀은 그 용해 작용 때문에 산업적으로나 생물학 적으로 대단히 중요하다. 예로서 많은 물질들이 미셀의 소수성 내부에 용해된 다음, 물에 의해서 운반될 수 있다. 이 때문에 미셀 계는 세탁제로서, 유기 합성, 부유 선광, 및 석유 회수 등에 쓰이고 있다.
비이온성 표면 활성 분자는 1000개 이상의 분자가 회합하여 미셀을 만들며, 이온성 표면 활성제는 머리 기들 사이의 정전기적 반발 때문에 보통 100개 미만의 분자로 된 미셀을 만든다. 미셀들은 흔히 복잡 분산을 이루며, 개개의 미셀 모양도 농도에 따라 변한다. 미셀이 구형일 수도 있지만 CMC 가까이에서는 납작한 구형이 더 보편적이다.
미셀 형성 엔탈피는 미셀 내부에서의 미셀 사슬들 사이의 상호작용 기여와 극성기와 주위 매질 사이의 상호작용 기여를 반영한다. 이러한 결과로 미셀 형성 엔탈피가 나타내는 양상은 해석하기가 간단하지 않으며, 양의 값을 나타냈다(흡열)가 음의 값을 나타냈다(발열) 한다.

참고자료

· 물리화학/Peter atkins/Oxford
· 유기화학 하 / L.G. Wade,JR/ Prentice Hall
· 네이버 백과사전