（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 實驗部分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, 電導(dǎo)的變化規(guī)律與一般強電解質(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)溶液濃度達到臨界膠束濃度時, 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, 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,本實驗用最大氣泡壓力法。這一方法是將毛細管剛好與待測溶液面接觸, 在毛細管內(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及毛細管半徑R有下述關(guān)系P=2r/R。用同一根毛細管, 毛細管半徑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)折點來確定cmc值。本實驗的關(guān)鍵在于：毛細管末端要潔凈, 若沾有污物將影響出氣泡。實驗前首先

5、應(yīng)洗凈毛細管和錐形瓶, 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)折點不明顯而不靈敏。過量的無機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, 且實驗中配制溶液時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)誤差以及實驗時調(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物（如面表面活性的高碳醇、胺、酸等）存在時, 表面張力濃度對數(shù)曲線上往往出現(xiàn)最低點, 不易確定轉(zhuǎn)折點與cmc值。但最低點的出現(xiàn)說明表面活性劑中含有高表面活性雜質(zhì), 是檢驗表面活性劑純度的常用方法之一。參考文獻略表面活性劑臨界膠束濃度測定方法的研究進展 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。并指出了實驗方法的選擇及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“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制進人水中的表面活性劑分子隨著其碳氫鏈逐漸增長，它在水中達到一定濃度時，溶液表面張力不再下降。為了使整個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氫鏈向內(nèi)的合體，這種集合體稱為膠束或膠團(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，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，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，達到飽和狀態(tài)時，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，液面上早已形成緊密、定向排列的單分子膜，達到飽和狀態(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，不能使表面張力進一步降低。(b)臨界膠團濃度的溶液 (c)大于臨界膠團濃度的溶液圖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，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，表面活性劑完全解離為離子。有電流通過時，溶液中的陰、陽離子分別向電池的正、負兩極移動，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，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)溶液濃度達到CMC時，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)折點即為CMC值。當(dāng)轉(zhuǎn)折點不明顯時，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。222 方法特點 電導(dǎo)法的優(yōu)勢是取樣少、操作簡便、數(shù)