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Concentrazione micellare critica

  |   Chimica, Chimica Generale

Lconcentrazione micellare critica è  il valore di concentrazione di una soluzione contenente un tensioattivo a cui, raggiunta o superata una certa temperatura, si ha l’aggregazione di monomeri con formazione di micelle.

I tensioattivi sono composti che abbassano la tensione superficiale di un liquido, la tensione superficiale tra due liquidi o la tensione interfacciale tra un liquido e un solido.

Una molecola di tensioattivo è costituita da una parte polare o ionica e quindi idrosolubile e da una parte non polare e quindi liposolubile.

Una molecola che presenta queste caratteristiche è detta anfifilica. In ambiente acquoso forma, con altre molecole degli aggregati detti micelle in cui le parti polari si trovano sulla superficie dell’aggregato e quindi a contatto con l’acqua  mentre le parti non polari si trovano all’interno.

micelle

Una micella è quindi un colloide di associazione formato da un tensioattivo in soluzione in equilibrio con le molecole o con gli ioni che concorrono a formare la micella stessa.

Equilibrio

La concentrazione di tensioattivo alla quale un certo numero di monomeri si aggregano per dar luogo alla formazione di micelle è detta concentrazione micellare critica (CMC). Essa   rappresenta il valore di concentrazione di una soluzione contenente un tensioattivo alla quale, raggiunta o superata la temperatura di Krafft ( temperatura micellare critica) un certo numero di monomeri si aggregano per formare una micella. Indicando con S il tensioattivo il processo di formazione delle micelle può essere rappresentato dal seguente equilibrio:

n SSn

in cui Sn è la micella con un grado di aggregazione n.

La formazione delle micelle dai monomeri  comporta un equilibrio di associazione-dissociazione rapido e dinamico.

A basse concentrazioni di tensioattivo ovvero in soluzioni diluite le micelle non sono rilevabili. Quando è aggiunto ulteriore tensioattivo la tensione superficiale della soluzione inizia a decrescere rapidamente in quanto una quantità sempre maggiore di tensioattivo si viene a trovare sulla superficie. Quando la superficie diventa satura l’ulteriore aggiunta di molecole di tensioattivo provoca la formazione di micelle: questa concentrazione è  detta concentrazione micellare critica.

Il grafico della tensione superficiale in funzione della concentrazione del tensioattivo espressa in scala logaritmica è il seguente:

concentrazione micellare critica

Interpretazione

Nel grafico possono essere individuate tre zone diverse:

1)      A basse concentrazioni di tensioattivo viene rilevata una minima variazione della tensione superficiale

2)      L’aggiunta di tensioattivo provoca una drastica diminuzione della tensione superficiale

3)      Alla concentrazione micellare critica la superficie diventa satura e l’aggiunta di un’ulteriore quantità di tensioattivo non influenza la tensione superficiale

Il valore della concentrazione micellare critica è un parametro importante in un’ampia varietà di applicazioni industriali. Esse  coinvolgono l’adsorbimento di molecole di tensioattivo alle interfacce come:

  • schiume
  • emulsioni
  • sospensioni
  • rivestimenti di superficie.

La concentrazione micellare critica costituisce inoltre un metodo di caratterizzazione del comportamento colloidale e per lo studio della tensione superficiale.

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