TX-100和CTAB交换动力学的核磁共振研究.pdf

波 谱 学 杂 志 第 33 卷第 3 期 Vol. 33 No. 3 2016 年 09 月 Chinese Journal of Magnetic Resonance Sep. 2016 文章编号：1000-4556(2016)03-422-10 doi:10.11938/cjm TX-100 和 CTAB 交换动力学的 核磁共振研究 1,2 1 1* 1 1 俞刚金 ，刘 君 ，毛诗珍 ，刘买利 ，杜有如 [1. 波谱与原子分子物理国家重点实验室，武汉磁共振中心（中国科学院 武汉物理与数学研究所）， 湖北 武汉 430071 ； 2. 中国科学院大学，北京 100049] 摘 要：运用核磁共振（NMR ）方法分别测定了表面活性剂辛基苯聚氧乙烯醚（TX-100 ） 和十六烷基三甲溴化铵（CTAB ）在不同温度下的临界胶束浓度．阐述了应用 1D NMR 线 型分析方法对表面活性剂快交换体系平均停留时间的定量测量．实验测量了 TX-100 和 CTAB 胶束溶液中表面活性剂分子在不同温度下的平均停留时间．结果显示，平均停留时 间随温度的增加逐渐减小，说明 TX-100 和 CTAB 分子进出胶束的速率随温度的增加逐渐 加快．利用阿伦尼乌斯公式拟合，获得了 TX-100 和 CTAB 的表观交换活化能，TX-100 的 表观交换活化能为 17.6 kJ/mol，CTAB 的表观交换活化能为 75.3 kJ/mol ．对 TX-100 和 CTAB 平均停留时间和表观交换活化能进行分析，得出平均停留时间和表观交换活化能与 分子结构的关系：表观交换活化能反映的是疏水相互作用和静电斥力的大小；而平均停留 时间不仅受活化能的影响，还与分子结构有关． 关键词：液体核磁共振（liquid NMR ）；1D 线型分析；表面活性剂；平均停留时间；表观 交换活化能 中图分类号：O482.53 文献标识码：A 收稿日期: 2015-09-09; 收修改稿日期: 2016-07-11 基金项目: 国家自然科学基金资助项目. 作者简介: 俞刚金(1989-)，男，湖北十堰人，博士研究生，分析化学专业. *通讯联系人：毛诗珍，电话：027， E-mail ：maosz@wipm.ac.cn ；刘买利，电话：027，E-mail ：ml.liu@wipm.ac.cn. 第 3 期 俞刚金等：TX-100 和 CTAB 交换动力学的核磁共振研究 423 引言 在溶液中，当表面活性剂的浓度超过其临界胶束浓度（CMC ）时，表面活性剂分 子会自发聚集形成胶束．胶束溶液处于动态平衡之中，胶束中的表面活性剂分子和溶 液中的单体表面活性剂分子时刻发生着快速的交换．这个动态平衡涉及两个动力学弛 豫过程[1–5] ：一个是快弛豫过程，弛豫时间是 τ ，一般在微秒（s ）量级，这个弛豫 1 过程表征的是胶束中表面活性剂分子和溶液中表面活性剂分子发生快速交换的过程； 另一个是慢弛豫过程，弛豫时间是 τ2 ，一般在毫秒（ms ）量级，这个弛豫过程表征的 是胶束的缔合和分解过程．表面活性剂分子在溶液中的动力学过程直接影响胶束的寿 命和稳定性，从而极大程度上影响着表面活性剂起泡、乳化、润湿、增溶和去污等功 [6,7] 能 ． 1965 年，Mijnlief 和 D