Interfacial and Micellization Behavior of Cetyltrimethylammonium Bromide (CTAB) in Water and Methanol-Water Mixture at 298.15 to 323.15 K

Abstract

The micellization behavior of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) in water , 0.1, 0.2, 0.3, and 0.4 volume fractions of methanol at 298.15, 308.15, 318.15, and 323.15 K were investigated by surface tension measurements. The effect of methanol on values of critical micelle concentration (cmc), free energies of micellization <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1"><mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>, and surface properties viz. maximum surface excess concentration <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M2"><mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>, area occupied by per surfactant molecule <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M3"><mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">min</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>, surface pressure <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M4"><mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">cmc</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>, solution surface tension <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M5"><mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">cmc</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>, solvent surface tension (γ o ), free energies of adsorption <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M6"><mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"><mml:mrow><mml:mi>Δ</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ads</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>o</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>, the efficiency of adsorption ( pC 20 ), effective Gibbs free energy <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M7"><mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"><mml:mrow><mml:mi>Δ</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>eff</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>o</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>, and free energy of surface at equilibrium ( G min ) were investigated using surface tension values. Other parameters such as the packing parameter (<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M8"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math>), aggregation number ( N ), concentration of surfactant in the bulk phase ( C 20 ), relation between A min and π cmc , and correlation of slopes <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M9"><mml:mfenced open="(" close=")" separators="|"><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mtext>d</mml:mtext><mml:mo> </mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">log</mml:mi><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M10"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>o</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>cmc</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M11"><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M12"><mml:mrow><mml:mtext>cmc</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M13"><mml:mrow><mml:mi>Δ</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ads</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>o</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>Δ</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext><mml:mi>o</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math>, and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M14"><mml:mrow><mml:mtext>cmc</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math> with the volume fraction of methanol are calculated and discussed in the light of the experiment done.

Topics & Concepts