113年:藥學三(第2次)
已知水的表面張力是72 dyne/cm,正辛烷的表面張力是22 dyne/cm。將二溶液混合後,界面張力是51dyne/cm,加入界面活性劑在水中開始出現微膠粒的濃度是0.463(w/v),此時混合液的界面張力是40dyne/cm,若界面活性劑濃度增加為原本的1.5倍時,則混合液的界面張力為多少dyne/cm?
A51
B45
C40
D22
詳細解析
本題觀念:
本題考查的核心觀念是臨界膠束濃度 (Critical Micelle Concentration, CMC) 與界面張力 (Interfacial Tension) 之間的關係。
- CMC 的定義:當界面活性劑在溶液中的濃度增加到一定程度時,溶液表面(或界面)已被界面活性劑分子飽和,此時若繼續加入界面活性劑,多餘的分子將不再吸附於界面,而是在溶液內部聚集形成膠束 (Micelles)。這個「開始形成膠束」的濃度點稱為 CMC。
- 界面張力的變化:
- 濃度 < CMC:隨著界面活性劑濃度增加,分子在界面吸附量增加,界面張力顯著下降。
- 濃度 CMC:界面已達飽和狀態,單體 (monomer) 濃度維持恆定,新增的界面活性劑分子幾乎全數用於形成膠束。因此,界面張力將維持恆定(或僅有極微小的變化),不再隨濃度增加而下降。
選項分析
- (A) 51:這是未加入界面活性劑時,水與正辛烷混合後的初始界面張力。加入界面活性劑後張力應會下降,故不選。
- (B) 45:此數值介於初始值與 CMC 時的值之間,通常出現在濃度低於 CMC 的階段。
- (C) 40:正確。題目指出在濃度 0.463 (w/v) 時「開始出現微
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