Eigenschaften von Tensiden mit je einer hydrophoben Gruppe im Anion und im Kation in wäßrigen Lösungen

Zusammenfassung

Es wurden Eigenschaften wäßriger Lösungen von Alkyltrimethylammoniumalkylsulfaten untersucht. Verbindungen dieser Klasse, bei denen die Zahl der Kohlenstoffatome in den Alkylgruppen des Anions und des Kationsn _A bzw.n _K sich nicht zu stark unterscheiden — sie werden als „Anion-Kation-Tenside“ bezeichnet — verhalten sich in ihrer Oberflächenaktivität und Mizellbildungstendenz sehr ähnlich wie nichtionogene Tenside, bei denen die Zahl der C-Atome in der hydrophoben Gruppe gleich dem arithmetischen Mittel ausn _A undn _K ist. Das ist dadurch bedingt, daß ihre Adsorptionsschichten und Mizellkerne trotz fast vollständiger Dissoziation der nichtmizellaren Lösungen nahezu paritätisch aus Anionen und Kationen aufgebaut sind, so daß keine Gegenionen vorhanden sind, die eine diffuse Schicht bilden können.

Der kontinuierliche Übergang vom Aniontensid über „Anion-Kation-Tenside“ zum Kationtensid wurde in Reihen, bei denen die Summen _A +n _K konstant ist, verfolgt. Aus dem Verlauf der Oberflächenaktivität und der kritischen Mizellbildungskonzentration bei gleichzeitiger Zunahme vonn _K und Abnahme vonn _A konnte geschlossen werden, daß die Mizellbildung aus ungleich langen Ketten gegenüber derjenigen aus Ketten gleicher Länge energetisch begünstigt ist und daß der Verlauf der Eigenschaften nicht symmetrisch bezüglichn _A undn _K ist. Eine Erklärungsmöglichkeit hierfür wird gegeben.

Der Übergang vom Aniontensid über Anion-Kation-Tenside mit weitgehend nichtionogenem Charakter zum Kationtensid kommt auch in dem Einfluß dieser Verbindungen auf die Sedimentation von Graphit- und Glaspulver deutlich zum Ausdruck. Dem typischen Verlauf der Oberflächenaktivität in einer Reihe mitn _A +n _K =konst läuft auch ein entsprechender Gang der Benetzung an hydrophoben Kunststoffen parallel.

Summary

The properties of aqueous solutions of alkyltrimethylammonium alkylsulphates were investigated. Compounds of this type are called “anionic-cationic surfactants”. If the numbern _A andn _K of the carbon atoms in the alkyl groups of the anion and the cation, respectively, do not differ too much these compounds behave with respect to surface activity and tendency of micelle formation very much like nonionic surfactants in which the number of carbon atoms in the hydrophobic chain equals the arithmetic mean ofn _A andn _K . This is due to the fact that their adsorption layers and micelle cores are composed, in spite of almost complete dissociation of the nonmicellar solutions, of nearly equal numbers of anions and cations so that no counterions are present which could form a diffuse layer.

The continuous transition from an anionic surfactant via “anionic-cationic surfactants” to a cationic surfactant was followed in two series each having a constant sumn _A +n _K . From the course of the surface activity and the critical micellization concentration observed withn _K increasing andn _A decreasing at the same time, it is to be concluded that the formation of micelles from chains of different lengths is energetically favoured as against that from chains of equal length, and that the course of the properties is not symmetrical with respect ton _A andn _K . A possible explanation is given.

The transition from an anionic surfactant via anioniccationic surfactant having a largely nonionic character to a cationic surfactants also manifests itself in the influence of these compounds on the sedimentation of graphite and glass powder. The course of the wetting power on hydrophobic polymers in a series withn _A +n _K =const. is parallel to the typical course of the surface activity in the same series.