Was ist die kritische Mizellenkonzentration?
Reinigungsprodukte enthalten in der Regel Tenside oder Partikel, die als Wirkstoffe an der Wasseroberfläche dienen. Die Moleküle sind mit einem Kopf strukturiert, der vom Wasser angezogen wird, während der Schwanz von diesem abgestoßen wird. Dieser Schwanz haftet an Öl und Fett und kann Schmutz in einer wässrigen Lösung suspendieren. Wenn diese Partikel an der Oberfläche eine Dichte erreichen, in die sie dort nicht mehr passen, spricht man typischerweise von der kritischen Mizellenkonzentration. Eine Mizelle ist eine kugelförmige oder elliptische Struktur, die gebildet wird, wenn die Tensidmoleküle zusammenkommen und sich die Köpfe an der Oberfläche sammeln, während die Schwänze nach innen zielen.
Die kritische Mizellenkonzentration ist eine Messung, mit deren Hilfe bestimmt werden kann, wann Tenside diese Strukturen bilden. Zu den Faktoren, die zur Vorhersage der Mizellenbildung herangezogen werden können, gehört die Oberflächenspannung. Die Spannung an der Wasseroberfläche nimmt typischerweise mit einer höheren Konzentration an Tensiden ab. Partikelkonzentration und Oberflächenspannungsvariablen können grafisch dargestellt werden, um einen visuellen Hinweis auf den mathematischen Beginn der kritischen Mizellenkonzentration zu geben. Computergesteuerte Instrumente und Laborsoftware werden häufig verwendet, um Lösungen zu steuern und diese Messungen durchzuführen.
Andere Faktoren, die die kritische Mizellenkonzentration beeinflussen können, sind Temperatur, Atmosphärendruck sowie andere oberflächenaktive Substanzen in der Lösung. Mizellen bilden sich in der Regel erst ab einer bestimmten Temperatur. Die kritische Mizellenkonzentration von Natriumdodecylsulfat in Wasser beträgt beispielsweise typischerweise 77ºF (25ºC), wenn keine anderen Verbindungen zugesetzt werden. Es werden weniger Teile der vom Wasser abgestoßenen Tenside freigelegt, was normalerweise die Energie und die Oberflächenspannung der Flüssigkeit verringert.
Bei Erreichen der kritischen Mizellenkonzentration bilden eventuell zugesetzte Tenside in der Regel sofort Mizellen. Die Leitfähigkeit sowie die photochemischen Eigenschaften einer Lösung können auch den Punkt der Mizellenbildung beeinflussen, aber wie die Lösung gemessen wird, kann diese und daher die kritische Mizellenkonzentration beeinflussen. In der Regel ist es wichtig zu wissen, wie viele Tensidmoleküle sich an der Grenzfläche der Oberfläche befinden und wie viele in der Masse verbleiben. Manchmal können an die Oberfläche aufsteigende Luftblasen die Grenzfläche stören und die Gesamtkonzentration an Tensiden senken.
Die Eigenschaften von Tensiden können aufgezeichnet werden, um die Änderungsraten zu bestimmen. Innerhalb eines bestimmten Bereichs kann die kritische Mizellenkonzentration gefunden werden; Dies wird oft durch Experimente und mathematische Berechnungen erreicht. Es ist oft möglich, die umgekehrte Messung durchzuführen, was bei niedrigen Tensidkonzentrationen und großen Lösungsmittelmengen nützlich sein kann.