質問: c.m.c クラフト点 アルキル鎖の炭素数との関係 私、とある薬学部の学生です。 物理化学を勉強していたら、とある疑問が出てきました。 本に 「c.m.c(臨界ミセル濃度)は、界面活性剤のアルキル鎖の炭素数が増加するほど、小さくなる。」 「界面活性剤のアルキル鎖の増加にしたがって、その溶解性が低下するため、クラフト点は上昇する。」とありました。 c.m.cとクラフト点のアルキル鎖の炭素数との関係について、以下のように考えたら、おかしくなりました。 ●アルキル鎖の炭素数増加⇒疎水性増加⇒水への溶解性低下⇒界面活性剤は溶解してからミセルを形成するため、ミセル形成起こりにくい⇒溶かすためには、温度が高くならないといけない。⇒クラフト点高くなる。 はokです。 でも、同じように考えると、おかしくなりました。 ●アルキル鎖の炭素数増加⇒疎水性増加⇒水への溶解性低下⇒界面活性剤は溶解してからミセル形成するため、ミセル形成起こりにくい。⇒c.m.c高くなる。(????) となり、本に書いてある事と矛盾する結論に至ったのですが、どうなのでしょうか? お手数をかけますが、ご存知の方、分かられる方がいましたら、返信よろしくお願いいたします。
回答: まず、定義について確認してみましょう。 c.m.cは、ミセルを形成するのに必要な最低限の界面活性剤『濃度』。 クラフト点は、溶解度が急上昇しミセルが形成されるときの『温度』。 ●アルキル鎖の炭素数が増加⇒界面活性剤の疎水性増加⇒すると『ミセル』に早くなってしまったほうが、水溶液のなかでは安定して存在ができる。⇒なので、ミセルを形成するのに必要な最低限の界面活性剤の『濃度』が低くても見せるを形成=『短いものに比べて』c.m.cが低下。 疎水性を増加させる⇒アルキル鎖が『短いもの』に比べて、溶解性低下⇒『短いものに比べて』溶解するために、温度をあげなければ溶けない⇒つまりは、クラフト点が上昇。 『界面活性剤は溶解してからミセル形成するため』ここの部分が、少しおかしいように思います。 界面活性剤が水溶液に入ったとき、 (1)界面が飽和するまで界面にいます。 (2)界面が飽和すると、界面活性剤はミセルとなったほうがエネルギー的に安定となるので、 ミセルを形成しだします。(このときの『濃度』=c.m.c、『温度』=クラフト点。) (3)ミセルとなって初めて溶解します。それまでは、アルキル鎖を界面に向けて、浮いているイメージをしてみてください。