試驗八十七電導(dǎo)法測定水溶性表面活性劑的臨界膠束濃度.doc

1、實驗八十七電導(dǎo)法測定水溶性表面活性劑的臨界膠束濃度一、實驗?zāi)康模?）測定表面活性劑臨界膠束濃度CMC ，并加深對表面活性劑性質(zhì)的理解；（2）了解測量 CMC 的各種實驗方法；（3）掌握電導(dǎo)率儀的使用方法。二、實驗原理在表面活性劑的臨界膠束濃度范圍內(nèi)，溶液的一些物理性質(zhì)發(fā)生明顯的變化，如表面張力、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率、滲透壓、去污能力等等，如圖 87-1 所示。對于一般電解質(zhì)溶液，其導(dǎo)電能力由電導(dǎo) G，即電阻的例數(shù) (1/R)來衡量。若所用電導(dǎo)管電極面積為 A，電極間距為 l，用此管測定電解質(zhì)溶液電導(dǎo)，則1AG(1)Rl式中： 是 A 1m2，l 1m 時的電導(dǎo)，稱作電導(dǎo)率，其單位為 Sm-1；

2、l/A 稱作電導(dǎo)管常數(shù)。電導(dǎo)率 和摩爾電導(dǎo)率m 有下列關(guān)系：m(2)cm 為 1mol 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力， c 為電解質(zhì)溶液的物質(zhì)的量濃度。m隨電解質(zhì)濃度而變，對強(qiáng)電解質(zhì)的稀溶液：mmA c(3)m 為濃度無限稀時的摩爾電導(dǎo)率，A 為常數(shù)。具有明顯“兩親”性質(zhì)的分子，即含有親油的足夠長的（大于 10-12 個碳原子）烴基，又含有親水的極性基團(tuán) (通常是離子化的 )。由這一類分子組成的物質(zhì)稱為表面活性劑，如肥皂和各種合成洗滌劑等， 表面活性劑分子都是由極性部分和非極性部分組成的，若按離子的類型分類，可分為三大類： 陰離子型表面活性劑，如羧酸鹽 (肥皂 )，烷基硫酸鹽 (十二烷基硫酸鈉 )，烷

3、基磺酸鹽 (十二烷基苯磺酸鈉 )等； 陽離子型表面活性劑，主要是胺鹽，如十二烷基二甲基叔胺和十二烷基二甲基氯化胺；非離子型表面活性劑，如聚氧乙烯類。表面活性劑進(jìn)入水中，在低濃度時呈分子狀態(tài)，并且三三兩兩地把親油基團(tuán)靠攏而分散在水中。當(dāng)溶液濃度加大到一定程度時，許多表面活性物質(zhì)的分子立刻結(jié)合成很大的集團(tuán)，形成 “膠束 ”，其形成過程如圖87-2 所示。以膠束形式存在于水中的表面活性物質(zhì)是比較穩(wěn)定的。表面活性物質(zhì)在水中形成膠束所需的最低濃度稱為臨界膠束濃度，以CMC 表示。在 CMC 點上，由于溶液的結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致其物理及化學(xué)性質(zhì)(如表面張力，電導(dǎo)率，滲透壓，濁度，光學(xué)性質(zhì)等)同濃度的關(guān)系曲線出現(xiàn)明

4、顯的轉(zhuǎn)折，如圖87-1 所示，這個現(xiàn)象是測定CMC 的實驗依據(jù)，也是表面活性劑的一個重要特性。測定表面活性劑溶液的CMC 有各種方法，表面張力法，電導(dǎo)法，染料法等。電導(dǎo)法是測定溶液的電導(dǎo)率，計算出相應(yīng)的摩爾電導(dǎo)率m，然后作 -c 或 m-c 圖，得相應(yīng)的曲線， 曲線上轉(zhuǎn)折點對應(yīng)的濃度即為CMC 。一般 CMC 為一濃度范圍， 且隨測量的方法不同而異。電導(dǎo)法測定離子表面活性劑的CMC 相當(dāng)方便，在溶液中對電導(dǎo)有貢獻(xiàn)的主要是帶長鏈烷基的表面活性劑離子和相應(yīng)的反離子，而膠束的貢獻(xiàn)則極為微小。從離子貢獻(xiàn)大小來考慮，反離子大于表面活性劑離子。當(dāng)溶液濃度達(dá)CMC 時，由于表面活性劑離子締合成膠束，反離子固

5、定于膠束的表面，它們對電導(dǎo)的貢獻(xiàn)明顯下降，同時由于膠束的電荷被反離子部分中和，這種電荷量小，體積大的膠束對電導(dǎo)的貢獻(xiàn)非常小，所以電導(dǎo)發(fā)生改變。對于離子型表面活性劑溶液，當(dāng)溶液濃度很稀時，電導(dǎo)率的變化規(guī)律也和強(qiáng)電解質(zhì)一樣；但當(dāng)溶液濃度達(dá)到臨界膠束濃度時，隨著膠束的生成，電導(dǎo)率發(fā)生改變，摩爾電導(dǎo)急劇下降，這就是電導(dǎo)法測定CMC 的依據(jù)。本實驗利用電導(dǎo)率儀測定不同濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液的電導(dǎo)率值，并作摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系圖，從圖中的轉(zhuǎn)折點求得臨界膠束濃度。三、實驗儀器與試劑1、儀器電導(dǎo)率儀 1 臺， 25 mL 堿式（或酸式）滴定管1 支， 100mL 容量瓶 1 個， 100mL 錐形瓶 1

6、個。2、實驗試劑十二烷基硫酸鈉（分析純），電導(dǎo)水。四、實驗步驟-l（1）準(zhǔn)確配制 100 mL 0.02 mol L 十二烷基硫酸鈉溶液。（2）置溶液于定溫下（超級恒溫槽25），測其電導(dǎo)率。-l（3）吸取 10mL 的 0.02 mol L 十二烷基硫酸鈉溶液于 100ml 錐形瓶中，依次移入恒溫后的電導(dǎo)水 2、3、5、 5、5、5、10、 10、 10、20ml，混合均勻，恒溫后分別測其電導(dǎo)率 。五、注意事項（1）液體電導(dǎo)率的溫度系數(shù)較大，實驗中應(yīng)嚴(yán)格控制溫度恒定。（2）溶液濃度一定要精確配置。（3）本實驗溶液的稀釋是直接在錐形瓶中進(jìn)行的，因此，每加入一次溶劑需精確量取體積，稀釋時必須混合均

7、勻，恒溫后才能測量其電導(dǎo)率。六、實驗記錄與處理（1）將實驗數(shù)據(jù)記錄于表87-1：實驗溫度：，大氣壓：-l0.02 mol L十二烷基硫酸鈉用量：Pa，恒溫水浴溫度：。10mL表 87-1 實驗數(shù)據(jù)記表編號1234567891011加電導(dǎo)水量 (mL)023555510101020電導(dǎo)水總量 (mL)0251015202535455575C（molL-l ）c電導(dǎo)率 (Sm l)m（Sm2l）mol（2）以 - c 作圖，求 CMC ；（3）以 m-c 作圖，求 CMC ；（4）查文獻(xiàn)值，計算誤差，比較兩種方法的準(zhǔn)確性。七、思考題（1）若要知道所測得的臨界膠束濃度是否準(zhǔn)確，可用什么實驗方法驗證之？（2）非離子型表面活性劑能否用本實驗方法測定臨界膠束濃度？為什么？若不能，則可用何種方法測定？（3）實驗中影響臨界膠束濃度的因素有哪些？參考文獻(xiàn)1 D.J. 肖著 ,張中路 ,張仁佑譯 .膠體與表面化學(xué)導(dǎo)論（第三版）M. 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社, 1989.2 蘇 N.C. 拉圃洛夫著 ,陳宗琪 ,張春光等譯 .膠體化學(xué)實驗 M. 濟(jì)南 :山