Определите взаимосвязь зависимости типа и размера мицелл от концентрации ПАВ

Сферические мицеллы это только один пример самоорганизации молекул ПАВ. Многие ПАВ вообще не образуют сферических мицелл, а другие, хотя и образуют, но только в ограниченных концентрацион­ных и температурных интервалах. Можно выделить три типа поведения ПАВ или полярных липидов в зависимости от концентрации.

4. ПАВ хорошо растворимо в воде и физико-химические свойства растворов (вязкость, светорассеяние, поглощение света и т.д.) плавно изменяются от области ККМ до насыщения. Такая картина указывает на то, что с увеличением концентрации существенные изменения в структуре мицелл не происходят: мицеллы остаются небольшими и их форма мало отличается от сферической.

5. ПАВ хорошо растворимо в воде, однако при увеличении концентрации наблюдается резкое изменение некоторых свойств системы. В этом случае происходят заметные изменения самоорганизующихся структур.

6. ПАВ плохо растворимо в воде. В этом случае происходит фазовое разделение системы при низких концентрациях ПАВ.

Эти три варианта характеризуются различными областями существования изотропной фазы раствора. В любом случае новая фаза, выделяющаяся при концентрациях выше насыщения, может быть одной из следующих форм: жидкокристаллическая фаза, твердая фаза (гидратированного) ПАВ, второй, более концентрированный раствор ПАВ.

Эти фазы сильно различаются по физико-химическим свойствам, поэтому при любом практическом использовании ПАВ важно контролировать структуру фаз. Области существования различных фаз и фазовые равновесия между ними описывают фазовыми диаграммами, которые важны не только для практического применения ПАВ, но и для более глубокого понимания принципов самоорганизации ПАВ.

Короткоцепные ПАВ, например с углеводородными цепями в 8 или 10 атомов углерода (C₈ или С₁₀), обычно обнаруживают медленное и постепенное изменение свойств растворов без разделения на фазы вплоть до высоких концентраций (10-40 мас.%).

Вязкость систем (важнейший параметр, определяющий использование ПАВ) плавно изменяется вплоть до высоких концентраций и приблизительно в соответствии с теорией, описывающей поведение сферических частиц. Методами светорассеяния и спектроскопии ЯМР получены прямые доказательства сферичности агрегатов вплоть до приближения к точке фазового перехода. В некоторых случаях деформации мицелл становятся заметными только при объемных долях мицелл порядка 0.3.

Третий, встречающийся реже тип поведения - это рост очень длинных червеобразных мицелл, происходящий уже при очень низких концентрациях, иногда лишь немного превышающих ККМ. Рост мицелл обычно происходит в одном измерении с образованием агрегатов с круговым поперечным сечением. Гидрофобное ядро имеет радиус, совпадающий с радиусом сферических мицелл и, следовательно, равный длине вытянутой алкильной цепи молекулы ПАВ. Линейная длина стержнеобразных мицелл может варьироваться в широких пределах, примерно от 10 нм до многих сотен нанометров.