Mizellen

Mizelle in Wasserlösung

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 Selbstassemblierung genannt. Mizellen bilden sich ab einer bestimmten Stoffkonzentration, der kritischen Mizellbildungskonzentration (CMC), 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 zusammenlagern und somit eine eigene Phase bilden (siehe Grafik). Eine solche Mizelle hat typischerweise eine Größe von wenigen Nanometern, zum Beispiel zirka 4 nm für eine SDS-Mizelle in Wasser.

Inverse Mizellen

In organischen Lösungsmitteln gibt es auch Mizellen, nur mit umgekehrter Orientierung (sogenannte inverse Mizellen; auch reverse Mizellen genannt). Des Weiteren gibt es neben Kugeln viele andere geometrische Formen (Stäbchen, Plättchen etc.) je nach Größen- und Längenverhältnis von Kopf zu Schwanz.

Anwendung finden reverse Mizellen beispielsweise bei der Extraktion von Proteinen aus Fermentationsbrühen. Hierbei wird das Protein im inneren Kern der reversen Mizelle gelöst.

Flüssigkristalle

Enthält eine Lösung sehr große Konzentrationen an grenzflächenaktiven Substanzen, so können die vielen Mizellen höhere Ordnungszustände, sogenannte Flüssigkristalle, bilden.

Bildungsenergie

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\cdot\left(\frac{\delta\ln c_k}{\delta T}\right) = \frac{\Delta H_m}{RT^2} $

n
$ c_k $
T
R
$ \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

Weitere Bedeutung

Als Mizellenbildung wird auch das Zusammenklumpen von Asphaltenen in Mineralölprodukten, zum Beispiel in Heizöl EL, bezeichnet.

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: Mizelle – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

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