Characterization of fluorescent surfactant aggregates by fluorimetric and viscosimetric techniques

Summary

A combination of fluorimetric and viscosimetric methods was used to characterize N,N-dimethyl-N-2-(4-(t-butylphenoxy)ethoxy)ethyl-N-hexadecylammonium chloride (BDHC), a doubletailed surfactant with dissimilar tail groups.BDHC was observed to fluoresce at 315 nm when excited at 274 nm, a feature which could be utilized to determine its critical micelle concentration (CMC). A value of 3.98×10⁻⁵ M was obtained and was observed to be slightly temperature dependent with aT _min of 25.35°C. Fluorescence quenching experiments using 4-nitroaniline as a quencher were performed in order to determine the aggregation number which was found to be 42.0. The hydrodynamic radius of 21.91 Å was obtained using data from viscosimetric experiments. These data, together with theTanford andEinstein-Stokes relationships, were used to determine the micellar structure (spherical) and the diffusion coefficient (D=0.97×10⁻⁶ cm²/s), respectively. The ΔG of micellization forBDHC was determined to be −34.9 kJ/mol.

Zusammenfassung

Die Verbindung N,N-Dimethyl-N-2-(4-(t-butylphenoxy)ethoxy)ethyl-N-hexadecylammoniumchlorid (BDHC), eine oberflächenaktive Substanz mit zwei unterschiedlichen Seitenketten, wurde mittels einer Kombination von fluorimetrischen und viskosimetrischen Methoden charakterisiert. Anregung bei 274 nm ruft eine Fluoreszenz bei 315 nm hervor; diese Eigenschaft wurde zur Bestimmung der kritischen Micellenkonzentration (CMC) herangezogen. Es wurde ein geringfügig temperaturabhängiger Wert von 3.98×10⁻⁵ M gefunden (T _min=25.35°C). Quenchexperimente mit 4-Nitroanilin ergaben eine Aggregationszahl von 42.0, viskosimetrische Untersuchungen einen hydrodynamischen Radius von 21.91 Å. Die erhaltenen Daten erlauben zusammen mit den Beziehungen nachTanford undEinstein-Stokes die Bestimmung der Micellenstruktur (sphärisch) und des Diffusionskoeffizienten (0.97×10⁻⁶ cm²/s). Das ΔG der Micellenbildung fürBDHC beträgt −34.9 kJ/mol.