电导法测定表面活性剂临界胶束浓度CMC模板

实验课题实验课题 电导法测定表面活性剂临界胶束浓度（电导法测定表面活性剂临界胶束浓度（CMCCMC）） 2016.5.19 1340-2016.5.1 18.002016.5.19 1340-2016.5.1 18.00 实验分组实验分组第一小组第一小组实验时间实验时间 实验者实验者高蕊丽高蕊丽 韩慧敏韩慧敏 张秀丽张秀丽 张婷婷张婷婷 高蕊丽高蕊丽 双亚洲双亚洲 杨菊转杨菊转 要昕要昕 王辉王辉 韩强明韩强明 王爱民王爱民 赵小龙赵小龙 赵露赵露 张秀丽张秀丽 室室开始开始1414℃℃大气大气 2626℃℃压压 开始开始 结束结束 85.01kPa85.01kPa 86.20kPa86.20kPa温温结束结束 一一. .实验目的与要求实验目的与要求 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。 二二. .实验仪器及药品实验仪器及药品 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。 三三. .实验原理实验原理 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，CH3CH2SO4Na],烷基磺酸 盐[十二烷基苯磺酸钠，CH3CH211C6H5SO3Na]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，CH3CH211NCH3 2 HCL]和十二烷 基二甲基苄基氯化铵[季铵盐，C12H23CH32C6H5CH2NCL]. 3非离子型表面活性剂 如聚乙二醇类[HOCH2CH2OCH2NCH2OH]。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critical micelle concentration,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， 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， 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Λ m，然后作Λ m-C 图，得相应的曲线，曲线上转折点对应的浓度即为CMC。 四、实验步骤四、实验步骤 1.原始溶液的配制 准确称取四个表面活性剂在80℃干燥3h， 用电导水准确配制成0.050mol/L的原始溶液。 （2.溶液的配制 分别量取 0.050mol/L 原始溶液 4mL、 8mL、 12mL、 14mL、 16mL、 18mL、 20mL、 24mL、 28mL、 32mL、 36mL、 40mL， 稀释至 100mL。 各溶液的浓度分别为 0.002mol/L、 0.004mol/L、 0.006mol/L、 0.007mol/L、 0.008mol/L、 0.009mol/L、 0.010mol/L、 0.012mol/L、 0.014mol/L、 0.016mol/L、 0.018mol/L、0.020mol/L。见图 1-1 所示。 图 1-1 溶液的配置图 1-2 25℃恒温加热图 1-3 电导率仪的校正 （3.恒温槽恒温至250.1 C 见图 1-2 所示。 4.电导率仪的校正 见图 1-3 所示。 5.测定电导电极常数 Kcell 首先用蒸馏水洗净烧杯和电极，在烧杯中装入适量的0.Olmol/L 的 KCL 标准溶液。由 教材后附录中查出测定温度下0.01mol/L 的 KCL 标准溶液的电导率值。接下来进行校准仪 器，温度采用不补偿方式，量程选择开关指向“Ⅲ”，待仪器读数稳定后，调节常数补偿旋 钮，使仪器显示值与标准溶液的电导率值一致。最后量程选择开关指向“检查”，仪器的显 示值即为该电极的电极常数。如显示值为 92.6μ S/cm，则该电极的