0. INTRODUCERE
Curbele dependențelor de concentrație ale modificărilor în proprietățile fizico-chimice ale soluțiilor apoase de surfactant (surfactanți) sunt specifice. Într-o anumită gamă de concentrații, care este de obicei foarte îngustă, aceste curbe au extreme, ceea ce poate fi explicat prin formarea de agregate moleculare în volumul soluției. Concentrația la care apar aceste extreme se numește "concentrația critică a formării micelilor" (CMC).
Cu o lungime egală a părții hidrofobe a moleculei de surfactant, concentrația critică de micelă este de obicei mai mare pentru surfactanții ionici decât pentru surfactanții neionici. Concentrația critică a formării micelilor, indiferent de structura agentului tensioactiv, este afectată de temperatură, precum și de natura și cantitatea de impurități, atât anorganice cât și organice. Condițiile Prin urmare, trebuie specificate în avans care pot influența rezultatul final, inclusiv trebuie să fie cunoscută puritatea produsului și cât mai mult posibil, compoziția și cantitatea de impurități, a căror prezență poate schimba în mod semnificativ tensiunea superficială (utilă pentru a ști dacă impurități organice sau anorganice natura, și, dacă este posibil, concentrarea acestora).
Valorile exacte ale concentrației critice de miceliu nu pot fi obținute prin măsurători directe, dar limitele limită CMC pot fi determinate din curbele dependenței de concentrație a tensiunii de suprafață a soluțiilor de surfactant. Valorile CMC obținute în acest fel satisfac în totalitate practicienii.
1. SCOPUL
Acest standard specifică o metodă de determinare a concentrației de critică a miceliilor și soluțiile anionici neionnogennyh agenți activi de suprafață în apă distilată sau alte sisteme apoase prin măsurarea tensiunii de suprafață, prin utilizarea ca un grup de lucru plăcuțe de elemente, capse sau inele.
2. APLICAȚII
Această metodă de determinare a CMC poate fi folosit pentru a curăța și de agent tensioactiv tehnic (ionnogennyh și neionnogennyh), la o temperatură diferită de cel puțin 5 ° C de critică - pentru neionnogennyh punct nor surfactant și temperatura Krafft a ionnogennyh surfactant.
Trebuie avut în vedere că pentru măsurători la o temperatură mai mare decât temperatura de laborator este necesar să se termostată celula de măsurare și partea de măsurare a tensiometrului și, de asemenea, să se ia măsuri care împiedică evaporarea solventului.
3. DEFINIȚII
3.1. Micelul este un agregat de molecule și (sau) ioni formați în soluții de surfactant atunci când o anumită concentrație critică este depășită.
3.2. Concentrația miceliu critică (CMC) - caracteristică pentru concentrația de surfactant în soluție (în practică, un domeniu de concentrație îngustă) de mai sus, care apar micele și să dezvolte, ceea ce duce la o schimbare drastică în funcție de un număr de proprietăți fizico-chimice ale concentrației.
3.3. Temperatura lui Kraft este temperatura (practic o zonă de temperatură îngustă) la care solubilitatea surfactanților ionici crește brusc. La această temperatură, solubilitatea atinge concentrația micelară critică.
3.4. Tensiunea de suprafață este tensiunea din stratul de suprafață al fluidului, exprimată prin forța pe unitatea de lungime. Tensiunea de suprafață este o manifestare a atracției reciproce a moleculelor. În realitate, nu există un "strat de suprafață" elastic, ci o atracție apreciabilă între moleculele suprafeței și moleculele de sub această suprafață, îndreptate spre volumul intern al lichidului. Tensiunea superficială este exprimată în Newtoni pe metru (N / m). În practică, se utilizează millnewton (mN / m) (1 mN / m = 1 dyne / cm).
4. PRINCIPIUL METODEI
Metoda se bazează pe măsurarea tensiunii superficiale a unei serii de soluții de surfactant cu concentrații sub și peste concentrația critică a micelilor și apoi prin construirea unui grafic al tensiunii superficiale față de logaritmul concentrației agentului tensioactiv. CMC corespunde intersecției a două curbe.
5. DIVERSE
6. ECHIPAMENTE
Tensiometru echipat cu o placă, suport sau inel.
Apa de baie, permițându-vă să monitorizați temperatura soluției de la 20 la 80 ° C cu o eroare de ± 1 ° C.
Notă. Înainte de testare, toate vasele chimice trebuie să fie de aproximativ 12 ore într-un amestec cromic preparat din acid sulfuric (1,84 g / cc) și un volum egal de soluție saturată de bicromat de potasiu, apoi veselă se clătește cu apă distilată (tensiune superficială finală a apei de spălare trebuie să fie egal cu tensiunea superficială a apei inițiale, tensiunea superficială este măsurată cu un tensiometru).
7. PROBELE
O probă de laborator de surfactant anionic sau neionic este preparată și depozitată în conformitate cu cerințele GOST 6732.1 - GOST 6732.5 și GOST 2517.
8. CONDUCEREA TESTULUI
8.1. Pre-cântărite cești 10 sunt soluții preparate de diferite concentrații de agenți activi de suprafață astfel încât s-au dovedit așteptat soluția de concentrație critică între soluțiile. Aceste soluții, fiecare dintre care are o masă de exact 50 g, preparată prin diluarea unei soluții mamă concentrației masice de surfactant de 200 mg / l la concentrația dorită, sau prin dizolvarea porțiunii de surfactant eșantion suplimentar de laborator care se cântărește cu o precizie de ± 0,1 mg.
8.2.1. Definirea aproximativă a zonei CCM
Temperatura băii de apă este adusă la temperatura de măsurare. Dacă punctul Kraft este suficient de scăzut (sub sau egal cu 15 ° C), măsurătorile se iau la (20 ± 1) ° C, altfel pentru agenții tensioactivi anionici temperatura de măsurare trebuie să fie de cel puțin 5 ° C peste punctul Kraft. Pentru agenții tensioactivi neionici, măsurătorile sunt luate la (20 ± 1) ° C.
Notă. Testele pot fi efectuate la alte temperaturi, dar cu indicarea obligatorie a acestei temperaturi în protocol.
Fiecare sticlă care conține soluția de testat preparată în conformitate cu punctul 9.1 este acoperită cu un sticlă de ceas și introdusă într-o baie de apă cu o temperatură controlată. Tensiunea superficială a fiecărei soluții se măsoară conform instrucțiunilor tensiometrului. Folosind rezultatele obținute, este reprezentat grafic un grafic, așa cum este descris în secțiunea 9.3, dependența tensiunii superficiale de concentrație, care oprește regiunea care conține CMC.
8.2.2. Definiția POS
Pe baza rezultatelor obținute, s-au preparat șase noi soluții de surfactant în concentrații apropiate de CMC (cântărirea sau diluarea soluției inițiale).
Fiecare sticlă este acoperită cu o sticlă de ceas și introdusă într-o baie de apă cu o temperatură controlată. Amestecarea soluțiilor se face fără a utiliza un agitator, mișcări de rotație a sticlei cu ajutorul unei mâini. (Este necesar să se evite formarea de spumă la testarea substanțelor cu spumă crescută). timpul anunțului introdus tensiometrului celulă de măsurare în soluție și nu efectuează măsurătorile în conformitate cu instrucțiunile de tensiometru până la până la 3 ore după dizolvare sau după diluare (în funcție de metoda de preparare a soluției), și atâta timp cât nu există nici se atinge temperatura dorită. Dacă este necesar, acest timp poate fi mărit până când valorile tensiunii de suprafață devin stabile. În cazul unei concentrații mai mari decât CMC, timpul de realizare a echilibrului poate fi redus la 15 minute.
Se efectuează trei măsurători la intervale de 15 minute pentru fiecare concentrație fără clătire între plăci, capsare sau inel. Intervalul dintre măsurători este adecvat dacă trei măsurători nu indică o schimbare sistematică, o scădere sau o creștere a tensiunii de suprafață. De fiecare dată când se schimbă concentrația, spălați placa, clema sau inelul în etanol și apoi în apă distilată. Nu uscați flacăra.
8.3. Reprezentarea grafică a curbei
Graficul este reprezentat grafic, care descrie tensiunea superficială pe axa ordonată și logaritmii concentrației (g / dm) pe abscisă. Este necesar să se utilizeze valorile medii determinate pentru fiecare concentrație.
Numărul total de puncte pe curbă este 16: cele șase puncte determinate în conformitate cu 8.2.2 și zece - punctul 8.1. CMC este determinat din această curbă. Este de dorit să se confirme rezultatul prin efectuarea măsurătorilor pentru o soluție de concentrație, definită anterior ca CMC.
Pentru definiția grafică se utilizează scala cea mai potrivită pentru valorile măsurate ale tensiunii de suprafață (de exemplu, 1 cm = 2,5 mN / m).
9. PROCESAREA REZULTATELOR
9.1. Graf de tensiune de suprafață
CMC al surfactanților anionici și neionici, exprimat în grame pe decimetru cubic *, este determinat din graficul dependenței tensiunii superficiale de logaritmul de concentrație. Desenul prezintă cele mai tipice tipuri de curbe:
* În cazul substanțelor chimice pure, CMC poate fi exprimat în moli pe decimetru cub.
- CMC corespunde unui punct pe curbă în care are loc o schimbare bruscă a pantei curbei;
- intervalul CMC corespunde unui minim pe curbă;
- valoarea intervalului CCM nu poate fi determinată experimental. Se recomandă ca măsurătorile să fie repetate, deoarece o posibilă eroare în test sau din alt motiv face ca rezultatele să nu fie aplicabile.
Exemple de grafice de tensiune de suprafață
Exemple de grafice de tensiune de suprafață
Dacă, în ciuda repetării măsurătorilor, curba este obținută fără un minim, intervalul CMC nu poate fi determinat.
Diferența dintre rezultatele obținute pe o probă din două laboratoare diferite nu trebuie să depășească 10%.
10. PROTOCOLUL DE TESTARE
Raportul de încercare trebuie să includă:
b) temperatura de dizolvare sau diluare și temperatura de măsurare a tensiunii superficiale;
c) metoda utilizată pentru prepararea soluțiilor: diluare sau cântărire directă;
d) timpul dintre prepararea soluției și măsurare;
e) valorile concentrațiilor utilizate;
e) metoda de producție și calitatea apei distilate;
g) valoarea tensiunii de suprafață pentru fiecare concentrație;
h) calcularea valorilor tensiunii de suprafață prin formula corespunzătoare;
i) curba dependenței tensiunii superficiale de logaritmul concentrației;
k) rezultatele obținute, adică valoarea digitală a CMC sau a intervalului CMC;
l) echipamentul folosit;
m) orice operațiune care nu este inclusă în prezentul standard sau în standardele la care se face referire, precum și orice alunecare care poate afecta rezultatele.
GOST 29232-91 (ISO 4311-79) Surfactanți anionici și neionici. Determinarea concentrației critice a formării micelilor. Metodă de determinare a tensiunii de suprafață utilizând o placă, capsă sau inel