表面活性劑溶液臨界膠束濃度的測(cè)定

1、 表面活性劑溶液臨界膠束濃度的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?.了解表面活性劑溶液臨界膠束濃度（CMC）的定義及常用測(cè)定方法。2.設(shè)計(jì)兩種或兩種以上實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定表面活性劑溶液的CMC.二、實(shí)驗(yàn)原理凡能顯著降低水的表面張力的物質(zhì)都稱(chēng)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)，在低濃度時(shí)呈分散狀態(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，濃度在增加時(shí)，表面活性劑分子會(huì)自相締合，即疏水的親油集團(tuán)相互靠攏，而親水的極性基團(tuán)與水接觸，這樣形成的締合體稱(chēng)為膠束。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

2、需的最低濃度稱(chēng)為臨界膠束濃度（CMC）。在CMC附近由于溶液的結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致其許多性質(zhì)發(fā)生突變，這種現(xiàn)象是測(cè)定CMC的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，也是表面活性劑的一個(gè)重要特征。所以測(cè)定CMC的方法有很多，比如表面張力法、電導(dǎo)法、折光指數(shù)法和染料增溶法等。三、儀器與試劑表面張力測(cè)定儀、電導(dǎo)率儀、超級(jí)恒溫槽、十二烷基磺酸鈉一系列濃度的溶液。四、實(shí)驗(yàn)方法 4.1. 最大氣泡壓力法及原理 表面活性劑溶液的表面張力隨濃度的變化在CMC處同樣出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，本實(shí)驗(yàn)用最大氣泡壓力法測(cè)，這一方法是將毛細(xì)管剛好與待測(cè)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，壓力達(dá)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

3、程，大壓力差Pmax與液體表面張力及毛細(xì)管半徑r有下述關(guān)系，Pmax=2r=k。用同一根毛細(xì)管半徑r值一定，Pmax與成正比，所以已知水的表面張力，通過(guò)測(cè)定Pmax水，可求出k=Pmax水，再測(cè)得不同濃度表面活性劑的水溶液的Pmax，求得對(duì)應(yīng)的，通過(guò)對(duì)表面活性劑的濃度c作圖，由曲線(xiàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)來(lái)確定CMC值，或通過(guò)由四個(gè)低濃度點(diǎn)和四個(gè)高濃度點(diǎn)分別作-lgc直線(xiàn)，由兩線(xiàn)的交叉點(diǎn)確定CMC.4.1.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理表1.壓力差于濃度的關(guān)系序號(hào)12345678濃度（mol·L）0.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.016P（pa）53548546545642

4、6443460466539479465454427444459463533488464451424442462465 Pmax（pa）535.7484464.7453.7425.7443460.3464.7 (N/m)61.0755.1852.9752.1448.9650.9552.9453.44lgc-2.6989-2.3979-2.2218-2.0969-2.0000-1.9208-1.8538-1.7959 圖1. 圖2.結(jié)論: 由表面張力對(duì)濃度作圖，如圖1，得出CMC值為0.00963，圖2，得出兩條直線(xiàn)交點(diǎn)值為CMC值0.01053，與理論值比較得誤差分別為1.7%和7.4%。 4.

5、2 電導(dǎo)法及其原理對(duì)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(xiàn)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(dòng)速率減慢，K仍隨著濃度增大而上升，但變化幅度減小，摩爾電導(dǎo)率也急劇下降，利用K-C曲線(xiàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)求CMC或利用摩爾電導(dǎo)率對(duì)濃度C作圖，轉(zhuǎn)折點(diǎn)即CMC值。 4.2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理 表2.電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系序號(hào)123456789濃度（mol·L）0.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.0160.02K(ms/cm)0.1800.3480.4730

6、.5960.6530.7610.8310.9180.954m (ms/cm·mol)908778.874.565.363.459.457.447.7圖1.圖2. 結(jié)論：由電導(dǎo)率對(duì)濃度作圖和摩爾電導(dǎo)率對(duì)濃度作圖，得CMC值為0.00909，與理論值比較得誤差為7.2%。五、結(jié)果與討論： 5.1 兩種方法的比較：比較兩種方法可知最大氣泡壓力法測(cè)得結(jié)果更明顯，電導(dǎo)法測(cè)得結(jié)果雖不如最大氣泡壓力法，到也可明顯看出轉(zhuǎn)折位置，而且電導(dǎo)法操作簡(jiǎn)便，只要操作規(guī)范，人為誤差較小，但與理論值比較最大氣泡壓力法更理想，且應(yīng)是表面張力對(duì)濃度作圖。 5.2 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)： (1)每次測(cè)定前毛細(xì)管應(yīng)清潔干凈，毛細(xì)管和測(cè)定管必須潤(rùn)洗，毛細(xì)管不能被氣泡堵住也不可有污物，否則影響氣泡冒出，毛細(xì)管端應(yīng)與液面剛好相切。 (2)氣泡要緩慢均勻冒出，否則造成P變大帶來(lái)誤差。 (3)若溶液未測(cè)時(shí)氣泡太多，可加一定量的消泡劑，切不可多加，否則影響表面張力。 (4)溶液濃度要配置準(zhǔn)確，試管要干凈、干燥，每次測(cè)量時(shí)擦干電極并用待測(cè)液潤(rùn)洗。六、參考文獻(xiàn)：6.1 <<物理化學(xué)>>(第五版