Impact of Common Additives on the Micellization Properties of a Short-Alkyl-Chain Surface-Active Ionic Liquid in Aqueous Solution
DOI:
https://doi.org/10.29356/jmcs.v70i1.2548Keywords:
Surface-active ionic liquids, critical micellar concentration, thermodynamic properties, ionic-additives, diffusionAbstract
Abstract. The present study explores the influence of common organic and inorganic additives on the micellization behavior of the short-alkyl-chain surface-active ionic liquid 1-methyl-3-hexylimidazolium p-toluenesulfonate ([C₆mim][PTS]) in aqueous solution. Although [C₆mim][PTS] has shown promise for the dehydration of water-in-oil emulsions, its physicochemical properties remain underexplored. Critical micellar concentration (CMC), surface tension, diffusion coefficients, and thermodynamic parameters were evaluated using UV-Vis spectroscopy, ionic conductivity, and cyclic voltammetry, the latter proving equally reliable for CMC determination. All tested additives reduced both the CMC and surface tension, with amphiphilic organic compounds such as hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) and sodium dodecyl sulfate (SDS) exhibiting the most pronounced effects. Thermodynamic analysis confirmed that micellization is spontaneous, exothermic, and entropically favored across the studied temperature range (300.15–318.15 K). Inorganic salts enhanced micellization primarily through enthalpic contributions, while organic additivespromoted entropy-driven aggregation. Diffusion measurements yielded a reference value on the order of 10-5 cm²/s for [C₆mim][PTS] in aqueous solution. These findings highlight the tunable aggregation behavior of [C₆mim][PTS] and support its potential for use in emulsion treatment and environmentally friendly separation processes.
Resumen. El presente trabajo explora la influencia de aditivos orgánicos e inorgánicos comunes en el comportamiento de micelización del líquido iónico surfactante de cadena corta 1-metil-3-hexilimidazolio p-toluensulfonato [C6mim][PTS]) en solución acuosa. Aunque el [C6mim][PTS] ha demostrado potencial para la deshidratación de emulsiones agua-en-aceite, sus propiedades fisicoquímicas han sido poco exploradas. Se evaluaron la concentración micelar crítica (CMC), la tensión superficial, los coeficientes de difusión y los parámetros termodinámicos mediante espectroscopía UV-Vis, conductividad iónica y voltametría cíclica, siendo esta última igualmente confiable para la determinación de la CMC. Todos los aditivos probados redujeron tanto la CMC como la tensión superficial, destacando los aditivos orgánicos como el bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB) y el dodecil sulfato de sodio (SDS) que resultaron en efectos más pronunciados. El análisis termodinámico confirmó que la micelización del líquido iónico es espontánea, exotérmica y entrópicamente favorecida en el intervalo de temperatura estudiado (300.15 - 318.15 K). Las sales inorgánicas favorecieron la micelización principalmente mediante contribuciones entálpicas, mientras que los aditivos orgánicos promovieron la agregación impulsada por cambios en la entropía. Las mediciones de coeficiente de difusión arrojaron un valor de referencia del orden de 10-5 cm2/s para el [C6mim][PTS] en solución acuosa. Estos hallazgos destacan el comportamiento de agregación modulable de [C6mim][PTS] y respaldan su potencial para aplicaciones en el tratamiento de emulsiones y procesos de separación ambientalmente sostenibles.
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