化学原子・元素有機化合物理科生活と物質高分子化合物

5分でわかる臨界ミセル濃度!定義や界面活性剤との関係について現役エンジニアがわかりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。
突然だが「臨界ミセル濃度」って言葉を知ってるか?
100人中99人は答えがノーだろうな。

軽く説明すると、「臨界ミセル濃度」とは界面活性剤の疎水基同士が凝集してミセルを形成するときの最低濃度のことだ。
これが理解できれば、界面化学という分野をより身近に感じることができるぞ!
それじゃあ今回は現役エンジニアライターのえぬいちと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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yuya5525

ライター/えぬいち ゆうや

元理系大学院卒で現在は素材メーカーにて高分子の研究開発をしているサンプル数1(n=1)の現役エンジニア。学生時代に培ったプレゼン能力と塾講師経験を駆使して、化学の面白さを一般人にわかりやすく紐解いていく。

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臨界ミセル濃度って何?ざっくり解説

image by iStockphoto

臨界ミセル濃度(CMC:Critical MIcelle Concentration )を一言で言うと、

「水溶液中に溶け出した界面活性剤同士が集まってミセルが生成され始める最小の濃度」のことです。

この濃度を上回るとミセルが自然に生成され、下回るとミセルは自然に壊れます

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界面活性剤とは?

水と油は互いに溶け合うことはなく、両物質間に界面という境目を作ります。そこに石けんを加えると界面はなくなり、水と油が溶け合った状態になるのです。石けんには水と油の界面に働く力(表面張力)を弱める作用があり、この性質を界面活性と言い、またそのような物質を界面活性剤と言います。

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ミセルとは?

ミセルとは?

image by Study-Z編集部

界面活性剤(以降「活性剤」と略します)は水に馴染みやすい部位(親水基)と油に馴染みやすい部位(疎水基)を合わせ持ちます。活性剤の構造は丸い部分を親水基、棒の部分を疎水基と見立てたマッチ棒のような形で表されることが多いです。活性剤分子が水溶液中で多数集まって形成されることでミセルが形成されます。水溶液中において活性剤の疎水基が内側、親水基が外側を向いた球体状の粒子はミセルコロイドと呼ばれており(図の上)、油脂中では親水基が内側、疎水基が外側を向いた逆ミセルが形成されるのです(図の下)。

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界面活性剤とミセルの関係は?

界面活性剤とミセルの関係は?

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ミセルが形成される順序は以下の通りです。

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1. 水に活性剤を加えることで、活性剤が界面中に拡散する。

(この時疎水基が上、親水基が下を向いた状態で界面中に存在する。)

2. 活性剤を添加し続けることで界面が活性剤で埋め尽くされ、水中に溶け出す。

3. 溶け出した活性剤がある一定の濃度(臨界ミセル濃度)を超えると、疎水基同士が引かれ合いミセルが形成される。

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