【2017年整理】表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定.docVIP

表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定 实验目的1．了解表面活性剂溶液临界胶束浓度(CMC)的定义及常用测定方法2．设定两种或两种以上实验方法测定表面活性剂溶液的CMC实验原理凡能显著降低水的表面张力的物质都称为表面活性剂。当表面活性剂溶入极性很强的水中时，在低浓度是成分散状态，并且三三两两地把亲油集团靠拢而分散在水中，部分分子定向排列于液体表面，产生表面吸附现象。当溶液表面吸附达到饱和后，浓度增加，表面活性剂分子会自相缔合，即疏水亲油集团相互靠拢，而亲水的极性基团与水接触，这样形成的缔合体称为胶束。以胶束形式存在与水中的表面活性物质是比较稳定的，表面活性物质在水中形成胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度（CMC）。在CMC附近由于溶液的结构改变导致其许多性质发生突变，这种现象是测定CMC的实验依据，也是表面活性剂的一个重要特征。所以测定CMC的方法有很多，比如：表面张力法、电导法、折光指数法和染料增溶法等等。实验要求根据本实验提供的仪器与药品表面张力测定仪；电导率仪；超级恒温槽；十二烷基硫酸钠(SDS)设计出2种以上测定CMC的实验方法，用这些方法测定表面活性剂的CMC。表面活性剂溶液实验注意事项采用多种数据处理方法如在表面张力法的处理数据时，可以作σc曲线图,σ－lgc直线线。而在用电导法时，可以作数据处理方法对2种方法测得的数据进行比较，据此分析两种方法的优缺点数据处理参考文献1、[M]. 高等教育出版社，2004 年。 2、蔡亮.电导法测定临界胶束浓度及胶束电动力学模型的建立[J].大学化学. 2003（2）：5456 最大气泡法及原理： 4.1.1 原理 表面活性剂溶液的表面张力随浓度的变化在cmc处同样出现转折。测定液体表面张力的方法很多,本实验用最大气泡压力法。这一方法是将毛细管刚好与待测溶液面接触, 在毛细管内加压, 管端将在液体内形成一气泡、压力大到一定值时管端气泡破裂吹出, 压力突然下降。根据Laplace方程, 最大压力差△P与液体表面张力及毛细管半径有下述关系△PMax=2σ/r =kσ 用同一根毛细管半径值一定,△P与成正比, 所以△PMax水，可求出k=△PMax/σ水。再测得不同浓度SDS水溶液的△PMax，求得对应的σ，通过σ对表面活性剂C作图, 折点来确定值σ－lgc直线线4.1.3 实验数据记录及处理： 数据记录： 蒸馏水：811Pa SDS(mol/l) 0.002 0.004 0.006 0.008 P(Pa) 635 544 473 502 蒸馏水：464Pa SDS(mol/l) 0.01 0.012 0.014 0.016 0.02 P(Pa) 227 231 236 240 243 查表得17度时水的表面张力δ = 73.19 由实验得△P1max=811pa 得k1=△Pmax／σ水=11.08 △P2=474Pa K2=5.864 C(mol/l) δ(10^-3N*m-1) lgc 0.002 15.8845 -2.69897 0.004 24.09747 -2.39794 0.006 30.50542 -2.22185 0.008 27.88809 -2.09691 0.01 40.416 0.012 39.734 -1.92082 0.014 38.881 -1.85387 0.016 38.199 -1.79588 0.02 37.688 -1.69897 由图上转折点得CMC: 0.013mol/l 误差计算（0.013-0.012）/0.012=8.33％（文献值CMC: 0.012mol/l） 令-9.2073x+21.893=22.763x+78.175 得x= - 1.757631302即lgc= -1.757631302得c=0.01747mol/l 即CMC=0.01747mol/l 误差计算：（0.01747-0.012）/0.012=45％ 结论：相对而言作σ——c图更准确。 电导法 原理： 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。 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，摩尔电导急剧下降，这就是电导法测定CMC的依据。 本实验利用电导仪测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电导值（或摩尔电导率），并作电