Strukturgrößen von Öl-in-Wasser Mikroemulsionen und deren Korrelation mit dem Soret-Koeffizient

Carola Harbauer, 2010

Der Effekt der Thermodiffusion ist für Flüssigkeiten noch nicht vollständig verstanden. Es ist bekannt, dass der Soret-Koeffizient von Parametern wie dem Radius und der Masse eines Teilchens und  deren intermolekularen Wechselwirkungen abhängt. Um den Einfluss des Radius auf den Soret-Koeffizienten systematisch zu untersuchen eignen sich  Öl-in-Wasser-Mikroemulsionen sehr gut als Modell-Systeme. Sie sind thermodynamisch stabil und es besteht die Möglichkeit die Strukturgröße von Mikroemulsionströpfchen durch die Temperatur oder die Tensid- und Ölkonzentration einstellen zu können. Das Phasenverhalten eines ternären Systems des Typs Wasser-Öl-nichtionisches Tensid wurde durch den Trichter-Schnitt (T-w_B-Diagramm) charakterisiert. Entlang der unteren Phasengrenze, der emulsification failure boundary liegen sphärische Teilchen vor, welche allerdings bei höheren Temperaturen zu zylinderförmigen Aggregaten elongieren. Die Strukturgröße der kugelförmigen Mikroemulsionströpfchen an der efb wurde mittels Dynamischer Lichtstreuung als hydrodynamischer Radius bestimmt. Der Einfluss der Temperatur wurde durch eine isotherme Arbeitsweise ausgeschlossen. In verdünnten Lösungen ist der Einfluss der Anzahldichte der Teilchen auf die Diffusion vernachlässigbar. Bei konstant gehaltener Temperatur von T = 27.72 ± 0.36 °C steigt der hydrodynamische Radius R_H der optimal geschwollenen Öl-in-Wasser Tröpfchen mit abnehmender Kohlenstoffkettenlänge der n-Alkane von Tetradekan (R_H = 6.26 nm) bis Oktan (R_H = 19.70 nm) systematisch an. Wird der Volumenbruch der dispergierten Phase ?_Disp von 3.87 % auf 12.18 % erhöht, so bleibt der hydrodynamische Radius zunächst konstant und nimmt dann ab. Die Ergebnisse der ermittelten Radien mittels Dynamischer Lichtstreuung werden mit den Werten aus den Messungen durch Kleinwinkelneutronenstreuung und Thermodiffusions forcierter Rayleighstreuung verglichen.