Assoziationskolloid

Mizelle in Wasserlösung

Mizellen (von lat. mica = Klümpchen, kleiner Bissen), auch Assoziationskolloide genannt, sind Aggregate (Assoziate) aus amphiphilen Molekülen bzw. grenzflächenaktiven Substanzen, die sich in einem Dispersionsmedium (meist Wasser) spontan zusammenlagern. Dieser Vorgang wird Selbstaggregation genannt. Mizellen bilden sich ab einer bestimmten Stoffkonzentration, der kritischen Mizellbildungskonzentration (CMC), aufgrund der Neigung der Tenside zur Phasentrennung. Das bedeutet, die hydrophilen Teile (Köpfe) der Tensidmoleküle richten sich zu den angrenzenden Wassermolekülen aus, wogegen die hydrophoben Teile (Schwänze) sich zusammen lagern und somit eine eigene Phase bilden (siehe Grafik). Eine solche Mizelle hat typischerweise eine Größe von wenigen Nanometern, zum Beispiel ca. 4 nm für eine SDS-Mizelle in Wasser.

Inverse Mizellen

In organischen Lösungsmitteln gibt es auch Mizellen, nur mit umgekehrter Orientierung (sog. inverse Mizellen). Des Weiteren gibt es neben Kugeln auch viele andere geometrische Formen (Stäbchen, Plättchen etc.) je nach Größen- und Längenverhältnis von Kopf zu Schwanz.

Flüssigkristalle

Enthält eine Lösung sehr große Konzentrationen an grenzflächenaktiven Substanzen, bilden die vielen Mizellen, die gebildet werden, höhere Ordnungszustände, sogenannte Flüssigkristalle.

Bildungsenergie

Der Mizellbildungsprozess läuft spontan ab, das heißt ihm liegt ein thermodynamisches Gleichgewicht zugrunde. Die treibende Kraft dabei ist die Freisetzung von Wassermolekülen, die zuvor mit den Tensidmolekülen assoziiert waren, wodurch die Entropie zunimmt. Die Wärme (Enthalpie) der Mizellbildung lässt sich wie folgt beschreiben:

$-n\cdot\left(\frac{\delta\ln c_k}{\delta T}\right) = \frac{\Delta H_m}{RT^2}$

n ck T R ΔHm

Konstante, variiert zwischen 1 und 2 je nach Ladung der Mizellen kritische Konzentration zur Mizellbildung (engl. cmc) Temperatur in Kelvin universelle Gaskonstante Mizellbildungsenthalpie

Weitere Bedeutung

Als Mizellenbildung wird auch das Zusammenklumpen von Asphaltenen in Mineralölprodukten, z. B. in Heizöl EL, bezeichnet.

Weblinks

• Allgemeines über Kolloide
• Theoretische Einführung zur Messung der Oberflächenspannung und der CMC