（精選文檔）表面活性劑臨界膠束濃度測定方法研究

1、表面活性劑臨界膠束濃度測定方法的研究對于某表面活性劑, 其溶液開始形成膠束的濃度稱為該表面活性劑的臨界膠束濃度, 簡稱（cmc）。由于表面活性劑溶液的許多物理化學(xué)性質(zhì)隨著膠束的形成而發(fā)生突變, 如在乳液聚合、石油開采、去污、消除電影膠片的斑點(diǎn)及生理過程等方面都有著重要的增溶作用, 且增溶作用的大小與表面活性劑的cmc有關(guān), 影晌cmc值的各種因素必然也影響到增溶作用。因此, 測定cmc, 掌握影響cmc的因素, 對于深入研究表面活性劑的物理化學(xué)性質(zhì)是至關(guān)重要的。測定cmc的方法很多, 常用的有表面張力法、電導(dǎo)法、染料法、增溶法、滲透壓法等等本文采用電導(dǎo)法、粘度法、表面張力法及密度法側(cè)定25下十

2、二烷基硫酸鈉（SDS）的cmc值。1 實(shí)驗(yàn)部分1.1電導(dǎo)法對于離子型表面活性劑, 當(dāng)溶液濃度很稀時(shí), 電導(dǎo)的變化規(guī)律與一般強(qiáng)電解質(zhì)相似, 表面活性劑完全解離為離子, 隨著濃度上升, 電導(dǎo)率K近乎線性上升但當(dāng)溶液濃度達(dá)到臨界膠束濃度時(shí), 隨著膠束的形成, 膠束定向移動速率減緩,K仍隨著濃度增大而上升, 但變化幅度變小。摩爾電導(dǎo)率m也急劇下降, 利用KC曲線或mVc曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)求cmc值。1.1.1電導(dǎo)率法 操作步驟：（1）準(zhǔn)確稱量十二烷基硫酸鈉(SDS)7.2095g, 加水溶解后, 轉(zhuǎn)入250ml容量瓶中, 并稀釋至刻度。此溶液的濃度為0.1mol/L。貯存?zhèn)溆谩?2)用移液管準(zhǔn)確量取不同體積

3、的濃度為0.1000mol/L的SDS溶液, 分別置于20個(gè)50ml容量瓶中, 用水稀釋室刻度, 配制成不同濃度的SDS待側(cè)溶液。濃度范圍為110（3）開啟恒溫槽, 調(diào)節(jié)溫度使夾套電導(dǎo)管中的溫度為25。按濃度由低到高的順序, 測定各待側(cè)溶液的電導(dǎo)率。每次換側(cè)溶液時(shí), 必須用待測液沖洗鉑黑電極及電導(dǎo)管3次, 待溶液溫度恒定后,再行側(cè)定, 重復(fù)測3次。1.1.2摩爾電導(dǎo)率法 操作步驟：（1）用惠斯登電橋, 連接好線路；（2）調(diào)節(jié)恒溫槽溫度為25。(3)側(cè)定電導(dǎo)池常數(shù)即測0.02mol/L的KCl溶液的電阻值;(4)從低濃度到高濃度依次側(cè)定表面活性劑溶液(濃度同電導(dǎo)率法)的電阻值。每次測量前電導(dǎo)管及

4、電極均需用待測液沖洗23次。1.2表面張力法表面活性劑溶液的表面張力隨濃度的變化在cmc處同樣出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。側(cè)定液體表面張力的方法很多,本實(shí)驗(yàn)用最大氣泡壓力法。這一方法是將毛細(xì)管剛好與待測溶液面接觸, 在毛細(xì)管內(nèi)加壓, 管端將在液體內(nèi)形成一氣泡、壓力大到一定值時(shí)管端氣泡破裂吹出, 壓力突然下降。根據(jù)Laplace方程, 最大壓力差P與液體表面張力r及毛細(xì)管半徑R有下述關(guān)系P=2r/R。用同一根毛細(xì)管, 毛細(xì)管半徑R值一定,P與r成正比, 所以以最大壓力(P)對表面活性劑濃度的自然對數(shù)(C)作圖, 由曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)來確定cmc值。本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于：毛細(xì)管末端要潔凈, 若沾有污物將影響出氣泡。實(shí)驗(yàn)前首先

5、應(yīng)洗凈毛細(xì)管和錐形瓶, 通常先用溫?zé)岬南匆合? 再分別用自來水及蒸餾水沖洗23次。每次側(cè)量前, 必須用新的溶液洗滌毛細(xì)管的內(nèi)壁及錐形瓶23次。使氣泡緩慢均勻地形成, 若氣泡出得過快或氣泡出現(xiàn)不均, 將造成P變大而帶來誤差。2 討論電導(dǎo)法是測定cmc的經(jīng)典方法, 僅對離子型表面活性劑適用, 但對cmc值較大、表面活性低的表面活性劑因轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明顯而不靈敏。過量的無機(jī)鹽存在會大大降低測定的靈敏度, 故不能用于測定緩沖體系中離子型表面活性劑的cmc值, 且實(shí)驗(yàn)中配制溶液時(shí)最好用新制備的電導(dǎo)水。就電導(dǎo)率法與摩爾電導(dǎo)率來看, 前者用電導(dǎo)儀直接側(cè)電導(dǎo)率裝置比較簡單, 系統(tǒng)誤差小。后者裝置相對復(fù)雜, 由儀器的

6、精密度帶來的系統(tǒng)誤差以及實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)掃描線存在的人為視覺誤差較大。表面張力法無論對于高表面活性還是低表面活性的表面活性劑, 其cmc值的側(cè)定都具有相似的靈敏度, 此法不受無機(jī)鹽存在的干擾, 亦適合于非離子型表面活性劑。只是在有少量極性有機(jī)物（如面表面活性的高碳醇、胺、酸等）存在時(shí), 表面張力濃度對數(shù)曲線上往往出現(xiàn)最低點(diǎn), 不易確定轉(zhuǎn)折點(diǎn)與cmc值。但最低點(diǎn)的出現(xiàn)說明表面活性劑中含有高表面活性雜質(zhì), 是檢驗(yàn)表面活性劑純度的常用方法之一。參考文獻(xiàn)略表面活性劑臨界膠束濃度測定方法的研究進(jìn)展 摘要 本文著重介紹了幾種表面活性劑的臨界膠柬濃度的測定方法，包括測定原理、方法特點(diǎn)。并指出了實(shí)驗(yàn)方法的選擇及CM

7、C測定方法的發(fā)展趨勢，為藥物生產(chǎn)選擇適宜表面活性劑及用量提供可靠的參考標(biāo)準(zhǔn)。表面活性劑的臨界膠束濃度(CMC)作為表面活性劑的表面活性的一種量度，是其溶液性質(zhì)發(fā)生顯著變化的一個(gè)“分水嶺”。由于表面活性劑的一些理化性質(zhì)在膠束形成前后會發(fā)生突變，因而，可借助此類變化來表征表面活性劑的CMC。在藥學(xué)領(lǐng)域中，表面活性劑的大量研究工作都與各種體系的CMC測定有關(guān)。常用的CMC測定方法有表面張力法、光散射法、染料增溶性、電導(dǎo)率法等。但是，不同理化性質(zhì)對表面活性劑總濃度變化的響應(yīng)范圍和靈敏度不同，導(dǎo)致用不同方法測得的CMC的值也各有不同。本文介紹CMC測定技術(shù)的原理及簡單的操作方法，提供大量的物理參數(shù)及國內(nèi)

8、外的最新研究動態(tài)，為表面活性劑在藥學(xué)中的應(yīng)用與開發(fā)提供理論支持。1 臨界膠束濃度的形成機(jī)制進(jìn)人水中的表面活性劑分子隨著其碳?xì)滏溨饾u增長，它在水中達(dá)到一定濃度時(shí)，溶液表面張力不再下降。為了使整個(gè)溶液體系的能量趨于最低，在溶液內(nèi)部的雙親分子會自動形成極性基向水碳?xì)滏溝騼?nèi)的合體，這種集合體稱為膠束或膠團(tuán)(Micelle)，形成膠束所需的最低濃度稱為臨界膠束濃度(Critical micelle concentrafion，CMC)。圖1表示表面活性劑的濃度變化時(shí)，表面活性劑分子在溶液表面和內(nèi)部的分布情況。在濃度很稀時(shí)，若稍增加表面活性劑的濃度，表面活性劑的一部分很快地聚集在水面，使水和空氣的接觸面減

9、小，從而使表面張力急劇下降，如圖1(a)；增大表面活性劑濃度，達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，液面上剛剛排滿一層定向排列的單分子膜，如圖1(b)；若再增加濃度，則只能使水溶液中的表面活性分子開始以幾十或幾百個(gè)聚集在一起，排列成憎水基向里，親水基向外的膠束，如圖1(C)。說明濃度大于臨界膠束濃度時(shí)，液面上早已形成緊密、定向排列的單分子膜，達(dá)到飽和狀態(tài)。若再增加表面活性劑的濃度，只能增加膠束的個(gè)數(shù)。由于膠束是親水的，不具有表面活性，不能使表面張力進(jìn)一步降低。(b)臨界膠團(tuán)濃度的溶液 (c)大于臨界膠團(tuán)濃度的溶液圖1 表面活性劑的排列情況與濃度關(guān)系在CMC附近，由于膠束形成前后，水中的雙 高，應(yīng)用廣泛。適于離子表面

10、活性劑和非離子表面活性劑CMC的測定，無機(jī)離子的存在也不影響測定結(jié)果。然而，表面張力法不適合非水溶劑。因此，測定 表面活性劑時(shí)，表面張力變化不大，故難以測定。22 電導(dǎo)法221 測定原理 利用電導(dǎo)儀測定不同濃度水溶液的電導(dǎo)值(也可換算成摩爾電導(dǎo)率)，繪電導(dǎo)值(或摩爾電導(dǎo)率)與濃度的關(guān)系圖，從圖中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)求得CMC。包括電導(dǎo)率法和摩爾電導(dǎo)率法。對離子型表面活性劑，當(dāng)溶液濃度很稀時(shí)，表面活性劑完全解離為離子。有電流通過時(shí)，溶液中的陰、陽離子分別向電池的正、負(fù)兩極移動，溶液的濃度越大，其中的陰、陽離子數(shù)目越多，溶液的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，電導(dǎo)率就越大。隨著濃度上升，電導(dǎo)率k近乎線性上升；但當(dāng)溶液濃度達(dá)到CMC時(shí)，由于液體的一部分離子或分子形成了膠束，且膠束的定向移動速率減緩，故k的變化趨勢發(fā)生顯著變化。雖然k仍隨著濃度的增大而上升，但變化幅度變小。摩爾電導(dǎo)率A (A ：Kc)也急劇下降。因此，K-c曲線或A 曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為CMC值。當(dāng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明顯時(shí)，可以使用摩爾電導(dǎo)率與濃度平方根的關(guān)系曲線，易得到明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。222 方法特點(diǎn) 電導(dǎo)法的優(yōu)勢是取樣少、操作簡便、數(shù)