表面活性劑臨界膠束濃測定電導(dǎo)法PPT課件

1、2021-11-6實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?. 了解表面活性劑的特性及膠束形成原理。了解表面活性劑的特性及膠束形成原理。2. 掌握掌握DDS-11A型電導(dǎo)儀的使用方法。型電導(dǎo)儀的使用方法。3. 用電導(dǎo)法測定十二烷基硫酸鈉的臨界膠束濃度。用電導(dǎo)法測定十二烷基硫酸鈉的臨界膠束濃度。 第1頁/共32頁2021-11-6表面活性劑及其應(yīng)用表面活性劑及其應(yīng)用表面活性劑分類常用表面活性劑類型表面活性劑效率和有效值膠束臨界膠束濃度親水親油平衡表面活性劑的重要作用浮游選礦乳狀液類型起泡作用增溶作用乳化作用洗滌作用潤濕作用第2頁/共32頁2021-11-6表面活性劑分類 表面活性劑通常采用按化學(xué)結(jié)構(gòu)來分類，分為離子型和

2、非離子型兩大類，離子型中又可分為陽離子型、陰離子型和兩性型表面活性劑。顯然陽離子型和陰離子型的表面活性劑不能混用，否則可能會發(fā)生沉淀而失去活性作用。1.離子型2.非離子型陽離子型陰離子型兩性型表面活性劑第3頁/共32頁2021-11-6常用表面活性劑類型陰離子表面活性劑RCOONa羧酸鹽R-OSO3Na硫酸酯鹽R-SO3Na 磺酸鹽R-OPO3Na2磷酸酯鹽第4頁/共32頁2021-11-6常用表面活性劑類型陽離子表面活性劑R-NH2HCl伯胺鹽 CH3 |R-N-HCl仲胺鹽 | H CH3 |R-N-HCl叔胺鹽 | CH3 CH3 |R-N+-CH3Cl-季胺鹽 | CH3第5頁/共32

3、頁2021-11-6常用表面活性劑類型兩性表面活性劑R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3 |R-N+-CH2COO-甜菜堿型 | CH3第6頁/共32頁2021-11-6常用表面活性劑類型R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚第7頁/共32頁2021-11-6表面活性劑效率和有效值表面活性劑效率 使水的表面張力明顯降低所需要的表面活性劑的濃度。顯然，所需濃度愈低，表面活性劑的性能愈

4、好。表面活性劑有效值 能夠把水的表面張力降低到的最小值。顯然，能把水的表面張力降得愈低，該表面活性劑愈有效。 表面活性劑的效率與有效值在數(shù)值上常常是相反的。例如，當(dāng)憎水基團(tuán)的鏈長增加時，效率提高而有效值降低。第8頁/共32頁2021-11-6膠束(micelle) 表面活性劑是兩親分子。溶解在水中達(dá)一定濃度時，其非極性部分會自相結(jié)合，形成聚集體，使憎水基向里、親水基向外，這種多分子聚集體稱為膠束。 隨著親水基不同和濃度不同，形成的膠束可呈現(xiàn)棒狀、層狀或球狀等多種形狀。 第9頁/共32頁2021-11-6膠束(micelle)第10頁/共32頁2021-11-6膠束(micelle)第11頁/共

5、32頁2021-11-6膠束(micelle)第12頁/共32頁2021-11-6膠束(micelle)第13頁/共32頁2021-11-6臨界膠束濃度(critical micelle concentration) 臨界膠束濃度簡稱CMC 表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束，這開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。 這時溶液性質(zhì)與理想性質(zhì)發(fā)生偏離，在表面張力對濃度繪制的曲線上會出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。繼續(xù)增加活性劑濃度，表面張力不再降低，而體相中的膠束不斷增多、增大。第14頁/共32頁202

6、1-11-6臨界膠束濃度(critical micelle concentration)第15頁/共32頁2021-11-6親水親油平衡(hydrophile-lipophile balance) 表面活性劑都是兩親分子，由于親水和親油基團(tuán)的不同，很難用相同的單位來衡量，所以Griffin提出了用一個相對的值即HLB值來表示表面活性物質(zhì)的親水性。對非離子型的表面活性劑，HLB的計算公式為：HLB值=親水基質(zhì)量親水基質(zhì)量+憎水基質(zhì)量100/5例如：石蠟無親水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是親水基，HLB=20。其余非離子型表面活性劑的HLB值介于020之間。第16頁/共32頁2021-11-

7、6親水親油平衡(hydrophile-lipophile balance) 根據(jù)需要，可根據(jù)HLB值選擇合適的表面活性劑。例如：HLB值在26之間，可作油包水型的乳化劑；810之間作潤濕劑；1218之間作為水包油型乳化劑。HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | | | | | | 石蠟 W/O乳化劑 潤濕劑 洗滌劑 增溶劑 | | 聚乙二醇 O/W乳化劑第17頁/共32頁2021-11-6表面活性劑的重要作用 表面活性劑的用途極廣，主要有五個方面：1.潤濕作用 表面活性劑可以降低液體表面張力，改變接觸角的大小，從而達(dá)到所需的目的。 例如，要農(nóng)藥潤濕帶蠟的植物表面，

8、要在農(nóng)藥中加表面活性劑； 如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性劑，使接觸角大于90。第18頁/共32頁2021-11-6表面活性劑的重要作用2.起泡作用 “泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。有的表面活性劑和水可以形成一定強(qiáng)度的薄膜，包圍著空氣而形成泡沫，用于浮游選礦、泡沫滅火和洗滌去污等，這種活性劑稱為起泡劑。 也有時要使用消泡劑，在制糖、制中藥過程中泡沫太多，要加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┙档捅∧?qiáng)度，消除氣泡，防止事故。第19頁/共32頁2021-11-6表面活性劑的重要作用第20頁/共32頁2021-11-6表面活性劑的重要作用3.增溶作用 非極性有機(jī)物如苯在水中溶解度很小，加入油酸鈉等表

9、面活性劑后，苯在水中的溶解度大大增加，這稱為增溶作用。 增溶作用與普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均勻分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的膠束中。 經(jīng)X射線衍射證實，增溶后各種膠束都有不同程度的增大，而整個溶液的的依數(shù)性變化不大。第21頁/共32頁2021-11-6表面活性劑的重要作用4.乳化作用 一種或幾種液體以大于10-7m直徑的液珠分散在另一不相混溶的液體之中形成的粗分散體系稱為乳狀液。 要使它穩(wěn)定存在必須加乳化劑。根據(jù)乳化劑結(jié)構(gòu)的不同可以形成以水為連續(xù)相的水包油乳狀液(O/W)，或以油為連續(xù)相的油包水乳狀液(W/O)。 有時為了破壞乳狀液需加入另一種表面活性劑，稱為破乳劑，將乳狀

10、液中的分散相和分散介質(zhì)分開。例如原油中需要加入破乳劑將油與水分開。第22頁/共32頁2021-11-6表面活性劑的重要作用5.洗滌作用 洗滌劑中通常要加入多種輔助成分，增加對被清洗物體的潤濕作用，又要有起泡、增白、占領(lǐng)清潔表面不被再次污染等功能。 其中占主要成分的表面活性劑的去污過程可用示意圖說明：A.水的表面張力大，對油污潤濕性能差，不容易把油污洗掉。第23頁/共32頁2021-11-6實驗原理實驗原理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。當(dāng)表面活性劑溶于水中后，不但定向地吸附在溶液表面，而且達(dá)到一定濃度時還會

11、在溶液中發(fā)生定向排列而形成膠束。表面活性劑為了使自己成為溶液中的穩(wěn)定分子，有可能采取的兩種途徑：一是把親水基留在水中，親油基伸向油相或空氣；二是讓表面活性劑的親油基團(tuán)相互靠在一起，以減少親油基與水的接觸面積。 第24頁/共32頁2021-11-6實驗原理實驗原理 前者就是表面活性劑分子吸附在界面上，其結(jié)果是降低界面張力,形成定向排列的單分子膜，后者就形成了膠束。由于膠束的親水基方向朝外，與水分子相互吸引，使表面活性劑能穩(wěn)定溶于水中。 本實驗利用DDS-11A型電導(dǎo)儀測定不同濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液的電導(dǎo)值(也可換算成摩爾電導(dǎo)率)，并作電導(dǎo)值(或摩爾電導(dǎo)率)與濃度的關(guān)系圖，從圖中的轉(zhuǎn)折點求得臨

12、界膠束濃度。第25頁/共32頁2021-11-6儀器試劑儀器試劑 DDS-11A電導(dǎo)率儀一臺；電導(dǎo)率儀一臺； 容量瓶容量瓶(50mL) 12只；只； 260型電導(dǎo)電極一支；型電導(dǎo)電極一支； 溫水浴一套；溫水浴一套； 分析天平分析天平1臺臺 儀器：儀器：試劑：試劑：十二烷基硫酸鈉十二烷基硫酸鈉( (分析純分析純) ) 第26頁/共32頁2021-11-6實驗步驟實驗步驟1. 取十二烷基硫酸鈉在取十二烷基硫酸鈉在80烘干烘干3小時，用電導(dǎo)水或重蒸餾水準(zhǔn)確配小時，用電導(dǎo)水或重蒸餾水準(zhǔn)確配制，制，0.020 molL-1的十二烷基硫酸鈉溶液各的十二烷基硫酸鈉溶液各50mL。2. 2. 開通電導(dǎo)率儀和恒

13、溫水浴的電源預(yù)熱開通電導(dǎo)率儀和恒溫水浴的電源預(yù)熱20min20min。調(diào)節(jié)恒溫水浴溫度至。調(diào)節(jié)恒溫水浴溫度至2525。第27頁/共32頁2021-11-63. 用用DDS-11A型電導(dǎo)儀從稀到濃分別測定上述各溶液的電導(dǎo)值。用后一個溶液蕩洗型電導(dǎo)儀從稀到濃分別測定上述各溶液的電導(dǎo)值。用后一個溶液蕩洗存放前一個溶液的電導(dǎo)池三次以上，各溶液測定時必須恒溫存放前一個溶液的電導(dǎo)池三次以上，各溶液測定時必須恒溫10min，每個溶液，每個溶液的電導(dǎo)讀數(shù)三次，取平均值。的電導(dǎo)讀數(shù)三次，取平均值。4. 列表記錄各溶液對應(yīng)的電導(dǎo)，并換算成電導(dǎo)率或摩爾電導(dǎo)率。列表記錄各溶液對應(yīng)的電導(dǎo)，并換算成電導(dǎo)率或摩爾電導(dǎo)率。 實驗步驟實驗步驟第28頁/共32頁注意事項注意事項w測定水溶液電導(dǎo)時要按從稀到濃的順序來測。測定水溶液電導(dǎo)時要按從稀到濃的順序來測。w配制溶液時必須保證濃度的準(zhǔn)確性。配制溶液時必須保證濃度的準(zhǔn)確性。 第29頁/共32頁思考題思考題w若要知道所測得的臨界膠束濃度是否準(zhǔn)確，可用什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？么實驗方法驗證之？w非離子型表面活性劑能否用本實驗方法測定臨界膠