Translational motion and association in aqueous sodium dodecyl sulphate solutions

Summary

The translational motion of surfactant anions and water molecules has been studied at 25 °C in aqueous solutions of sodium dodecyl sulphate. Self-diffusion coefficients were determined with the open-ended capillary tube method employing radioactive labelling. Anion diffusion coefficients follow a simple model for micelle formation except that a marked decrease in translational mobility is observed well below the critical micelle concentration thus giving evidence for pre-micellar aggregation. From the anion self-diffusion coefficients micellar diffusion coefficients were calculated. These latter decreased with increasing soap concentration in a way theoretically predicted for intermicellar interactions. Addition of sodium dodecyl sulphate retards water translational motion most effectively at submicellar concentrations. A change in micellar hydration is indicated at about 70 · 10⁻³ mol/kg. The critical micelle concentration is found both from anion and water diffusion to be 8.5. 10⁻³ mol/kg. In acetate buffer the critical micelle concentration is considerably lower.

Zusammenfassung

Die Translationsbewegung von oberflächenaktiven Anionen und Wassermolekülen wurde bei 25 °C in wäßrigen Lösungen von Natriumdodecylsulfat untersucht. Die Koeffizienten der Selbstdiffusion wurden nach der „Offenen-Kapillar”-Methode mit radioaktiver Markierung bestimmt. Die Koeffizienten der Aniondiffusion gehorchen einem einfachen Modell der Mizellenbildung mit der Ausnahme, daß eine deutliche Abnahme der Translationsbeweglichkeit schon unterhalb der kritischen Mizellkonzentration beobachtet wurde. Dies läßt auf eine prämizellare Aggregation schließen. Aus den Koeffizienten der Selbstdiffusion der Anionen wurden die Diffusionskoeffizienten der Mizellen berechnet; letztere nahmen mit steigender Seifenkonzentration in der Weise ab, wie theoretisch für die intermizellaren Wechselwirkungen erwartet wurde. Der Zusatz von Natriumdodecylsulfat hemmt die Translationsbewegung des Wassers, besonders stark bei submizellaren Konzentrationen. Eine Änderung des Hydratationszustandes der Mizellen deutet sich bei 70 · 10⁻³ mol/kg an. Als kritische Mizellkonzentration wurde sowohl aus den Messungen der Anionenwie der Wasserdiffusion 8,5 · 10⁻³ mol/kg gefunden. Im Acetatpuffer ist die kritische Mizellkonzentration beträchtlich niedriger.