表面活性劑溶液臨界膠束濃度的測定

1、表面活性劑溶液臨界膠束濃度的測定化學(xué)化工 學(xué)院（系） 化學(xué)教育專業(yè) 1201班 實(shí)驗(yàn)室 成績 姓名 學(xué)號 實(shí)驗(yàn)日期2014年12月1日室溫14.5大氣壓 101.9kPa1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解表面活性劑溶液臨界膠束濃度（CMC）的定義及常用測定方法2、設(shè)計(jì)兩種或兩種以上實(shí)驗(yàn)方法測定表面活性劑溶液的CMC2、實(shí)驗(yàn)原理凡能顯著降低水的表面張力的物質(zhì)都稱為表面活性劑。當(dāng)表面活性劑溶入極性很強(qiáng)的水中時(shí)，在低濃度是成分散狀態(tài)，并且三三兩兩地把親油集團(tuán)靠攏而分散在水中，部分分子定向排列于液體表面，產(chǎn)生表面吸附現(xiàn)象。當(dāng)溶液表面吸附達(dá)到飽和后，進(jìn)一步增加濃度時(shí)，表面活性劑分子會立刻自相締合，即疏水親油的集團(tuán)相互

2、靠攏，而親水的極性基團(tuán)與水接觸，這樣形成的締合體稱為膠束。以膠束形式存在與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（critical micelle concentration,CMC）。在CMC點(diǎn)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)，滲透壓，濁度，光學(xué)性質(zhì)等與濃度的關(guān)系曲線出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折（如右圖），這種現(xiàn)象是測定CMC的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，也是表面活性劑的一個重要特征。臨界膠束濃度CMC可看作是表面活性劑對溶液的表面活性的一種量度。因?yàn)镃MC越小，則表示此種表面活性劑形成膠束所需濃度越低，達(dá)到表面飽和吸附的濃度越低。臨界膠束濃度還是使

3、含有表面活性劑水溶液的性質(zhì)發(fā)生顯著變化的一個“分水嶺”。體系的多種性質(zhì)在CMC附近都會發(fā)生一個比較明顯的變化。我們可以采用的方法有： 1 電導(dǎo)法。 2 表面張力法。 3 光散射法。 4 比色法（染料吸附法）。5 濁度法。本次試驗(yàn)采用電導(dǎo)法和表面張力法。三、儀器和試劑表面張力測定儀1套，數(shù)字式微壓差計(jì)1臺，250mL滴液漏斗1個，50mL小燒杯8個，電導(dǎo)率儀1臺。十二烷基硫酸鈉(A.R.，蒸餾水。四、實(shí)驗(yàn)方法1、最大氣泡法及原理表面活性劑溶液的表面張力隨濃度的變化在CMC處出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。測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

4、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與液體表面張力及毛細(xì)管半徑r有下述關(guān)系P最大=2/r，即=P最大r/2=KP最大。由于在實(shí)驗(yàn)中使用的是同一支毛細(xì)管和微壓差計(jì)，則r/2是常數(shù)（稱為儀器常數(shù)），用K表示。如果用已知表面張力的液體作為標(biāo)準(zhǔn)，就可以測定其他各種液體的表面張力。所以在表面張力法的處理數(shù)據(jù)時(shí)，可以作c曲線圖,由轉(zhuǎn)折點(diǎn)確定CMC；也可以由四個低濃度點(diǎn)和四個高濃度點(diǎn)分別作兩條lgc直線，由兩線的交叉點(diǎn)確定CMC。 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)前首先應(yīng)洗凈毛細(xì)管和錐形瓶, 通常先

5、用溫?zé)岬南匆合? 再分別用自來水及蒸餾水沖洗23次。每次測量前, 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。1.1步驟：測定毛細(xì)管常數(shù)：將測定管、毛細(xì)管洗凈，在測定管中注入蒸餾水，試管內(nèi)液面剛好與毛細(xì)管管口相切，慢慢打開抽氣瓶活塞，使氣泡速率測定，此時(shí)數(shù)字式微壓差測量儀的最大讀數(shù)約在700800Pa之間，讀取最大值三次，取平均值。測定SDS水溶液的表面張力根據(jù)上述步驟分別測定1-8號不同濃度SDS水溶液，從稀到濃依次進(jìn)行。每次測量前用少量被測液洗滌測定管，尤其是毛細(xì)管部分，同時(shí)要保證前四組遞減，后四組遞增，總體

6、呈現(xiàn)先減后增的趨勢，如哪一組出現(xiàn)異常，則關(guān)掉抽氣活塞，重測直到數(shù)據(jù)正常。（1）數(shù)據(jù)記錄及處理室溫下不同濃度SDS水溶液的表面張力序號123456780.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.02-2.699-2.398-2.222-2.097-2-1.921-1.854-1.69942240130529519820421322169.22565.780150.03248.39245.50446.88348.95250.7902作圖CMC=0.008362 CMC=0.01065結(jié)論：C 曲線所確定的CMC相對誤差：lgc 曲線所確定的CMC相對誤差:由此可得出C

7、曲線所確定的CMC更加準(zhǔn)確。2、電導(dǎo)法及原理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，隨著溫度上升，電導(dǎo)率近乎直線上升，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慢，仍隨著濃度增大而上升，但變化幅度變小，摩爾電導(dǎo)率也急劇下降，利用-C曲線也可以作mc曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)求CMC值。2.1、步驟(1開通電導(dǎo)率儀(2測定SDS水溶液的電導(dǎo)率(3室溫下測，無需設(shè)置溫度。設(shè)置好電導(dǎo)池常數(shù)，調(diào)零。用電導(dǎo)率儀從稀到濃分別測定1-8號溶液的電導(dǎo)率，用后一個溶液蕩洗存放前一溶液的容器和電極3次，測定前，電極放在待測溶液中校正后再測，每號

8、溶液的電導(dǎo)率讀數(shù)2次，取平均值。數(shù)據(jù)記錄與處理室溫下不同濃度SDS水溶液的電導(dǎo)率序號123456780.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.020.04470.06320.07750.08940.10.1090.1180.1410.1740.3400.5680.6010.6910.7010.9210.9808.78.59.57.56.915.846.584.9-c作圖CMC=0.007949作圖CMC=0.006724作圖CMC=0.002862結(jié)論：C 曲線所確定的CMC相對誤差：m 曲線所確定的CMC相對誤差：由此可得出用電導(dǎo)法確定的CMC都不準(zhǔn)確。5、結(jié)果與討論由以上兩個實(shí)驗(yàn)方法的測得CMC可知用最大氣泡法測得的數(shù)據(jù)相對誤差較小，而用電導(dǎo)法測得的數(shù)據(jù)相對誤差較大，那么誤差來源有可能是以下幾個方面：1.操作過程中儀器，人工帶來的不可避免的誤差。比如最大氣泡法，控制氣泡的速度是人的行為，這樣很容易造成誤差。2.配制溶液的時(shí)候，稱量與定容的時(shí)候也會造成誤差，這是電導(dǎo)法和最大氣泡法都容易出現(xiàn)的。3.測定的數(shù)據(jù)不夠多，這樣來確定轉(zhuǎn)折點(diǎn)也是很片面的。電導(dǎo)法所用儀器比較簡單，只用電導(dǎo)率儀測電導(dǎo)率就可以了，測定步驟也很簡單，數(shù)據(jù)處理也較為簡單。但是本次試驗(yàn)用電導(dǎo)法測得數(shù)據(jù)與理論至偏差較大，可能因?yàn)闇y量電導(dǎo)時(shí)溫