108年:藥學三(第2次)

界面活性劑濃度大於臨界微膠體濃度( CMC )時會影響溶液之特性,下列何者正確?

A黏度變小
B混濁度變小
C擴散係數變小
D滲透壓變小

詳細解析

本題觀念:

界面活性劑(surfactant)超過臨界微膠體濃度(critical micelle concentration, CMC)後,溶液中分子會聚集形成微膠體(micelle),導致多項物理化學特性發生突變。本題考查超過 CMC 後各溶液特性的變化方向。

選項分析

(A) 黏度變小 ❌ 錯誤。超過 CMC 後,界面活性劑分子聚集形成微膠體,溶液中有效粒子(micelle)體積增大,黏度通常上升(而非下降)。單體(monomer)轉化為微膠體聚集體後,溶液流變行為改變,整體黏度增加。

(B) 混濁度(turbidity)變小 ❌ 錯誤。CMC 以下時,溶液中游離單體濃度低,溶液相對清澈。超過 CMC 後,微膠體大量形成,光散射(light scattering)顯著增加,混濁度上升。混濁度測量正是偵測 CMC 的常用方法之一,在 CMC 前後有明顯轉折點。

(C) 擴散係數(diffusion coefficient)變小正確。 超過 CMC 後,界面活性劑分子形成分子量遠大於單體的微膠體聚集體(一個 micelle 可含數十至數百個分子)。根據 Stokes-Einstein 方程式:

D=kBT6πηrD = \frac{k_B T}{6\pi \eta r}

其中 rr 為粒子半徑、η\eta

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