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 (sog. cmc, critical micelle concentration) 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. Micellen.png 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.

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

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:

$-n\backslash cdot\backslash left(\backslash frac\{\backslash delta\backslash ln\; c\_k\}\{\backslash delta\; T\}\backslash right)\; =\; \backslash frac\{\backslash Delta\; H\_m\}\{RT^2\}$

n

$c\_k$

T

R

$\backslash Delta\; H\_m$

Konstante, variiert zwischen 1 und 2 je nach Ladung der Mizellen

kritische Konzentration zur Mizellbildung (engl. cmc)

Temperatur in Kelvin

universelle Gaskonstante

Mizellbildungsenthalpie

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

Weblinks

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

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