电导法测定表面活性剂临界胶束浓度(CMC)

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1、.实验课题电导法测定表面活性剂临界胶束浓度（CMC）实验分组第一小组实验时间2016.5.1913:40-2016.5.118.00实验者高蕊丽韩慧敏张秀丽张婷婷高蕊丽双亚洲杨菊转要昕王辉韩强明王爱民赵小龙赵露张秀丽室温开始14℃大气压开始85.01kPa结束26℃结束86.20kPa一.实验目的与要求(1)了解表面活性剂的特性及胶束形成原理。（2)用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度。(3)掌握电导率仪的使用方法。二.实验仪器及药品仪器:DDS-307型电导率仪2台；电导电极2支；恒温水浴1套；500mL容量瓶4只，100mL容量瓶12只。试剂:0.050mol/L十二烷基硫

2、酸钠(分析纯)；0.050mol/L十二烷基苯磺酸钠（分析纯）；0.050mol/L十六烷基三甲基溴化铵（分析纯）；0.050mol/L十二烷基三甲基溴化铵（分析纯）；氯化钾(分析纯)，电导水。三.实验原理1.表面活性剂的特性及胶束形成原理。能使溶液表面张力明显降低的溶质称为表面活性剂，表面活性剂分子是由亲水性的极性基团(通常是离子化)和憎水性的非极性基团(具有8-18个碳原子的直链烃或环烃)所组成的有机化合物。按离子的类型可将其分为三大类：(1)阴离子型表面活性剂如羧酸盐(肥皂，C17H35COONa)，烷基硫酸盐[十二烷基硫酸钠，CH3(CH2)SO4Na],烷基磺酸盐[十二烷

3、基苯磺酸钠，CH3(CH2)11C6H5SO3Na]等。(2)阳离子型表面活性剂..主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺盐酸盐[叔胺盐，CH3(CH2)11N(CH3)2HCL]和十二烷基二甲基苄基氯化铵[季铵盐，C12H23(CH3)2(C6H5CH2)NCL].(3)非离子型表面活性剂如聚乙二醇类[HOCH2(CH2OCH2)NCH2OH]。表面活性剂为了使自己成为溶液中的稳定分子，有可能采取两种途径:一是当它们以低浓度存在于某一体系中时，可被吸附在该体系的表面上，采取极性基团向着水，非极性基团脱离水的表面而向着空气，形成定向排列的单分子膜，从而使表面吉布斯自由能明显降低；二是当溶

4、液浓度增大到一定值时，表面活性剂离子或分子不但在溶液表面聚集而形成单分子层，而且在溶液本体内部表面活性剂的非极性基团相互靠在一起，以减少非极性基团与水的接触面积，当溶液浓度增大到一定程度时，许多表面活性物质的分子立刻聚集成很大的基团，形成“胶束”，如图4-16所示。表面活性物质在水中形成胶束所需要的最低浓度称为临界胶束浓度(criticalmicelleconcentration),以CMC表示。随着表面活性剂在溶液中浓度的增加，球形胶束还有可能变成棒形胶束，以致层状胶束，如图4-17所示。后者可用来制造液晶，它具备各向异性的性质。在CMC点上，由于溶液的结构改变，导致其物理和化学

5、性质(如表面张力、电导、渗..透压、浊度、光学性质等)与浓度的关系曲线出现明显转折，如图4-18所示。这个现象是测定CMC的实验依据，也是表面活性剂的一个重要特征。CMC是表面活性剂的一种重要特征，CMC越小，则表示这种表面活性剂形成胶束所需浓度越低,达到表面(界面)饱和吸附的浓度越低，只有溶液浓度稍高于CMC时，才能充分发挥表面活性剂的作用，如润湿、乳化、发泡、增溶、洗涤等重要作用。目前表面活性剂广泛用于石油、纺织、农药、采矿、食品、民用洗涤等各个领域。2.表面活性剂临界胶束浓度的测定原理测定CMC的方法很多，原则上只要是溶液的物理化学性质随着表面活性剂溶液浓度在CMC处发生突变

6、，都可以利用来测定CMC,常用的测定方法有电导法、表面张力法、光散射法、比色法(染料吸附法)，浊度法(增溶法)等。这些方法原理上都是从溶液的物理化学性质随浓度变化关系出发求得的。电导法是经典方法，简便可靠。只限于离子型表面活性剂，此法对于有较高活性的表面活性剂准确性高，但过量无机盐存在会降低测定灵敏度，因此配制溶液应该用电导水。电导法测定离子表面活性剂的CMC相当方便，在溶液中对电导有贡献的主要是带长链烷基的表面活性剂离子和相应的反离子,而胶束的贡献则极为微小。从离子贡献大小来考虑，反离子大于表面活性剂离子。当溶液浓度达CMC时，由于表面活性剂离子缔合成胶束，反离子固定于胶束的表面

7、，它们对电导的贡献明显下降，同时由于胶束的电荷被反离子部分中和，这种电荷量小、体积大的胶束对电导的贡献非常小，所以电导急剧下降。即对于离子型表面活性剂溶液，当溶液浓度很稀时，电导的变化规律也和强电解质一样；但当溶液浓度达到临界胶束浓度时，随着胶束的生成，电导率发生改变，摩尔电导率急剧下降。这就是电导法测定CMC的依据。本实验利用电导率仪测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电导率值，计算出相应的摩尔电导率Λm，然后作Λm-C图，得相应的曲线，曲线上转折点对应的浓度即为C