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表临 面界 活胶测 性束 剂浓定 溶度 液的 （青岛科技大学 化学与分子工程学院 应用化学143 cy） 【摘要】电导法、比色法测定表面活性剂溶液临界胶束浓度 【关键词】电导法，比色法，表面活性剂，临界胶束浓度，十二烷基硫酸钠（SDS），十二烷基三甲基溴化铵（DTAB） 【正文】 原理：1、表面活性剂分子是由具有亲水性的极性基团和具有憎水性的非极性基团所组成的有机化合物，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定向，从而使表面自由能明显降低。在表面活性剂溶液中，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表面聚集而形成单分子层，而且早溶液本体内部也三三两两的以憎水基相互靠拢，聚在一起形成胶束。形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度（critical micelle concentration CMC）。表面活性剂溶液的许多物理化学性质随着胶团的出现而发生突变，而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，所以CMC是表面活性剂的一种重要量度。表面活性剂为了使自己成为溶液中的稳定分子，有可能采取的两种途径：一是把亲水基团流在水中，亲油基伸向油相或空气；二是让表面活性剂吸附在界面上，其结果是降低界面张力，形成定向排列的单分子膜，后者就形成了胶束。由于胶束的亲水基方向朝外，与水分子相互吸引，使表面活性剂能稳定地溶于水中。随着表面活性剂在溶液中浓度的增长，球形胶束还可能转变成棒形胶束，以至层状胶束，后者可用来制作液晶，它具有各向异性的性质。原则上，表面活性剂随浓度变化的物理化学性质都可以用于测定CMC，常用的方法有表面张力法、电导法、比色法等。 表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)作为表面活性剂的表面活性的一种量度, 是其溶液性质发生显著变化的一个分水岭。由于表面活性剂的一些理化性质在胶束形成前后会发生突变, 因而, 可借助此类变化来表征表面活性剂的CMC。在药 学领域中, 表面活性剂的大量研究工作都与各种体系的CMC测定有关。常用的CMC测定方法有表面张力法、光散射法、染料增溶性、电导率法等。但是, 不同理化性质对表面活性剂总浓度 变化的响应范围和灵敏度不同, 导致用不同方法测得的CMC的值也各有不同。本文介绍CMC测定技术的原理及简单的操作方法, 提供大量的物理参数及国内外的必威体育精装版研究动态, 为表面活性剂在药学中的应用与开发提供理论支持。 临界胶束浓度的形成机制：进入水中的表面活性剂分子随着其碳氢链逐渐增长,它在水中达到一定浓度时,溶液表面张力不再下降。为了使整个溶液体系的能量趋于最低,在溶液内部的双亲分子会自动形成极性基向水碳氢链向内的集合体,这种集合体称为胶束或胶团,形成胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度。 图 1 表面活性剂的排列情况与浓度关系 图一表示表面活性剂的浓度变化时,表面活性剂分子在溶液表面和内部的分布情况。在浓度很稀时,若稍增加表面活性剂的浓度, 表面活性剂的一部分很快地聚集在水面,使水和空气的接触面减小,从而使表面张力急剧下降,如图1(a); 增大表面活性剂浓度,达到饱和状态时,液面上刚刚排满一层定向排列的单分子膜,如图 1(b);若再增加浓度,则只能使水溶液中的表面活性分子开始以几十或几百个聚集在一起,排列成憎水基向里,亲水基向外的胶束,如图1(c)。说明浓度大于临界胶 束浓度时,液面上早已形成紧密、定向排列的单分子膜,达到饱和状态。若再增加表面活性剂的浓度,只能增加胶束的个数。由于胶束是亲水的,不具有表面活性,不能使表面张力进一步降低。 图1表面活性剂的排列情况与浓度关系在CMC附近,由于胶束形成前后,水中的双亲分子排列情况以及总粒子数目都发生了急剧的变化,反映在宏观上,就会出现表面活性剂溶液的理化性质(如表面张力、溶解度、渗透压、导电度、密度可溶性、去污、增溶等)发生跃变。因此,测定表面活性剂CMC实质就是测定表面活性剂系统的某一物理量发生突变时所对应的浓度。 图2表面活性剂溶液的一些性质与浓度的关系 2、电导法：测定表面活性剂的电导率来确定CMC值。它是利用离子型表面活性剂水溶液的电导率随浓度的变化关系，作κ- c曲线或Λm-c1/2曲线，由曲线的转折点求出CMC值。对电解质溶液，其导电能力由电导G衡量：G = κ（A/L），其中κ是电导率（s·m-1），A/L是电导池常数（m-1）。在恒温下，稀的强电解质溶液的电导率κ与其摩尔电导率Λm的关系为：Λm=κ/c，其中Λm的单位为S·m2·mol-1，c的单位为mol·m-3。若温度恒定，在极稀的浓度范围内，强电解质溶液的摩尔电导率Λm与其溶液浓度的c1/2成线性关系。对于胶体电解质，在稀溶液时的电导率，摩尔电导率的变化规律与强电解质一样，但是随着溶液中胶团的生成，电导率和摩尔电导