電導(dǎo)法測定AES的臨界膠束濃度

1、班級：1285031學(xué)號：20姓名：裴海睿室溫：21.9C大氣壓 101.27Kpa指導(dǎo)教師:實驗日期:2014.4.26刖言表面活性劑：加入很少量時會顯著降低溶液的表面張力，改變體系的表面狀態(tài)，從而產(chǎn)生 潤濕、乳化、起泡、增溶等一系列作用，這些物質(zhì)稱為表面活性劑。表面活性劑原理：通過分子中不同部分分別對于兩相的親和，使兩相均將其 看作本相的成分，分子排列在兩相之間，使兩相的表面相當(dāng)于轉(zhuǎn)入分子內(nèi)部。從 而降低表面張力。由于兩相都將其看作本相的一個組分，就相當(dāng)于兩個相與表面 活性劑分子都沒有形成界面，就相當(dāng)于通過這種方式部分的消滅了兩個相的界 面，就降低了表面張力和表面自由能。表面活性劑的作用：

2、表面活性劑具有洗滌、潤濕、滲透、分散、乳化、破 乳、增溶、起泡、消泡、潤滑、減摩、柔軟、防靜電、防銹、防腐蝕、勻染、殺 菌、增稠等各方面的作用和功能。表面活性劑的應(yīng)用：除大量用于合成洗滌劑和化妝品工業(yè)外，還表面活性 劑的廣泛應(yīng)用于紡織、印染、造紙、皮革、食品、醫(yī)藥、石油、化纖、塑料、農(nóng) 藥、涂料、染料、化工、采礦、選礦、農(nóng)業(yè)等各個領(lǐng)域。表面活性劑素有“工 業(yè)味精”之稱?？梢哉f，潤濕、滲透、分散都與表面活性劑的表面張力的降低 有關(guān)，只是側(cè)重有所不同1。表面活性劑的意義：表面活性劑是從20世紀(jì)50年代開始隨著石油化工業(yè) 的飛速發(fā)展而興起的一種新型化學(xué)品，是精細(xì)化工的重要產(chǎn)品，享有“工業(yè)味 精”的美

3、稱。它幾乎滲透到一切技術(shù)經(jīng)濟(jì)部門。當(dāng)今，表面活性劑產(chǎn)量大，品種 逾萬種。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的開拓，表面活性劑的發(fā)展更加 迅猛，其應(yīng)用領(lǐng)域從日用化學(xué)工業(yè)發(fā)展到石油、食品、農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生、環(huán)境、新型 材料等技術(shù)部門。但在表面活性劑給人們生活、給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來極大方便的同 時，也給環(huán)境帶來了污染，因此，研究表面活性劑發(fā)展及其趨勢，對表面活性劑 工業(yè)，乃至我國整體工業(yè)經(jīng)濟(jì)有著非常重要作用和意義。測定CMC的原理和方法：光散發(fā)法測定原理：光線通過表面活性劑溶液時，如果溶液中有膠束粒子存在， 則一部分光線將被膠束粒子所散射，因此，測定散射光強(qiáng)度即濁度，可反映溶液 中表面活性劑膠束形成。以藥液的

4、濃度c為X軸，光散射強(qiáng)度I為Y軸，做出 I-c關(guān)系曲線。當(dāng)表面活性劑在溶液中達(dá)到或超過一定濃度時，會從單體（單個 離子或分子）締合成膠態(tài)聚集物，即形成膠束，其大小符合膠粒大小的范圍，故 有光的散射現(xiàn)象。隨著表面活性劑濃度的增大，締和分子不斷增多，膠束聚集數(shù) 不斷增加，則藥液的光散射強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。達(dá)CMC時，光散射強(qiáng)度急劇增加，CMC 即可由曲線的突變點(diǎn)求出3。熒光探針法測定原理：水介質(zhì)中常用的疏水性探針有芘及其衍生物，選擇芘作為熒光探 針是因為:第一，芘的熒光光譜資料詳細(xì)。第二，芘的激發(fā)單線態(tài)有較長的壽命。 第三，膠束對芘有明顯的增溶作用。芘能形成激發(fā)物，經(jīng)335nm處激發(fā)后,芘在溶 液中的熒

5、光發(fā)射光譜中出現(xiàn)5個電子振動峰，分別在373、379、384、394及480nm 附近。第一個電子振動峰373nm與第三個電子振動峰384nm的熒光強(qiáng)度之比I1/I3 強(qiáng)烈地依賴于芘分子所處環(huán)境的極性。芘在水中的溶解度非常小，約為10mol/L。 芘在水溶液、環(huán)己烷溶液和SDS膠束中的I1/I3值分別約為1.8、0.7和0.87。因 此，可用芘增溶于膠束后I1/I3值的突變（膠束形成）測定表面活性劑的CMC。超過 CMC后,溶液的增溶能力會有一個突變。同時I1/I3隨著濃度的變化曲線與滴定曲 線類似，曲線突變點(diǎn)處的濃度就是CMC。因此，也可通過測定不同濃度表面活性 劑溶液中芘的熒光光譜，確定溶

6、液的CMC4實驗原理： 1、表面活性劑是一類具有“兩親”性質(zhì)的分子組成的物質(zhì)，其 分子由極性和非極性兩部分組成。按離子的類型可分為陰離子型表面活性劑、陽 離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑三大類；2、當(dāng)表面活性劑溶于水中后，不但定向地吸附在水溶液表面， 而且達(dá)到一定 濃度時還會在溶液中發(fā)生定向排列而形成膠束 rf a* rf a* i3、隨著表面活性劑在溶液中濃度的增長，球形膠束還可能轉(zhuǎn)變 成棒形膠束以全層狀膠束。后者可用來制作液晶，它具有各向異性的性質(zhì)。4、膠束的球形結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)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(diǎn)上，由于溶液的結(jié)構(gòu)改 變導(dǎo)

7、致其物理及化學(xué)性質(zhì)與濃度的關(guān)系曲線出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折，如下圖所示25C時 AES水溶液的物理性質(zhì)和濃度關(guān)系。25C時AES水溶液物理性質(zhì)和濃度的關(guān)系5、本實驗通過測定不同濃度AES水溶液的電導(dǎo)值，作電導(dǎo)率- 濃度關(guān)系圖，由圖中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即可求出AES水溶液在該溫度下的臨界膠束濃度5 TOC o 1-5 h z 實驗儀器和藥品：DDS-320型電導(dǎo)率1臺DJS-1C型鉑黑電極1支SC-15A數(shù)控超級恒溫槽1臺容量瓶(100mL)3只移液管(10mL)1支25ml試管實驗步驟:KCL、 AES實驗步驟:1、了解和熟悉DDS-320型電導(dǎo)率儀的構(gòu)造和使用注意事項;2、用電導(dǎo)水或重蒸餾水準(zhǔn)確配制0.01mol

8、/L KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液;3、AES在80烘干烘干，3小時后，用電導(dǎo)水或重蒸餾水準(zhǔn)確 配成10g/L的溶液；4、預(yù)熱恒溫水?。?、將10g/L的AES溶液準(zhǔn)確稀釋成濃度為0.2、0.4、0.6、0.8、 0.9、1.0、1.1、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0g/L 的溶液各 100ml （由于容量瓶有 限，以三個濃度的溶液為一組，分四組完成）、6、用電導(dǎo)儀從稀到濃分別測定上述各溶液的電導(dǎo)率（用后一個溶 液蕩洗存放過前一個溶液的電極及容器3次以上，各溶液測定前需恒溫10min）;7、每個溶液的電導(dǎo)率讀數(shù)3次，取平均值8、溫度對AES臨界膠束濃度影響，改變溫度，重復(fù)上述操作， 對比數(shù)據(jù)，比較不

9、同溫度下臨界膠束濃度是否有改變數(shù)據(jù)處理:1.41.320.890.888.11.21.110.985.782.380.375.11.41.320.890.888.11.21.110.985.782.380.375.10.80.767.561.20.656.8ms/cm12 4 6 CO O O O O O O O圖表標(biāo)題. 一J一*111111111.41.31.21.110.90.80.70.6濃度(gA)20.8253035401.490.8101.3110.9122.7135.41.388.194.7105.7114.8127.61.285.792.8102.5112.2124.91.1

10、82.38998.1109120.1180.38696.6106.2116.70.975.179.187.597.1108.10.867.570.679.488.598.70.761.265.474.183.892.40.656.86272.181.890.2作濃度對應(yīng)下的電導(dǎo)率圖和不同溫度下電導(dǎo)率圖050505050505050505433221100998877665O r ig in P r o8EvaluationO r i g i n P r o 8Evaluationr i g i n P r o 8O r ig in P r o8EvaluationO r ig in P r o

11、8EvaluationO r ig in P r oO r i.Evaluation8E vO r i g i n P r o 8EvaluationO r iEvaluationO r i g i n P r o 8Evaluationin Pro 8O r i :P r oEvaluationEvaluation20.82530050505050505050505433221100998877665O r ig in P r o8EvaluationO r i g i n P r o 8Evaluationr i g i n P r o 8O r ig in P r o8Evaluatio

12、nO r ig in P r o8EvaluationO r ig in P r oO r i.Evaluation8E vO r i g i n P r o 8EvaluationO r iEvaluationO r i g i n P r o 8Evaluationin Pro 8O r i :P r oEvaluationEvaluation20.825303540Linear Fit of 30Linear Fit of 35Linear Fit of 40Linear Fit of 20.8Linear Fit of 25Linear Fit of 25Linear Fit of 3

13、0Linear Fit of 35Linear Fit of 40Linear Fit of 20.8i gi n P r o 8Evaluation0.60.81.01.21.4g/LT(。KIK2R1R2CMC(g/L)20.854.9741326.80.975010.993941.046T(。K1K2R1R2CMC(g/L)2558.6657436.30.976610.953491.065T(。K1K2R1R2CMC(g/L)3058.1728636.20.951610.964471.094T(。K1K2R1R2CMC(g/L)3560.5142938.80.953480.919571.

14、083T(。K1K2R1R2CMC(g/L)4066.2285744.90.965170.960151.078實驗結(jié)果討論:離子型表面活性劑在稀溶液中分別以正負(fù)離子形式存在，它們的稀溶液性 質(zhì)與正常的強(qiáng)電解質(zhì)溶液相似，溶液的電導(dǎo)率隨濃度的增加而增大。隨著SDS 溶液濃度的增加，電導(dǎo)率k是正比增加的，在臨界處斜率發(fā)生變化，出現(xiàn)一轉(zhuǎn)折 點(diǎn)，此點(diǎn)對應(yīng)的濃度即為AES溶液的CMC值。根據(jù)上面的圖表可知，AES的CMC 濃度在1.0g/L附近發(fā)生了轉(zhuǎn)折，即CMC的臨界膠束濃度為1.0g/L。在考慮溫度因素對CMC臨界膠束濃度時，根據(jù)第二幅圖所示，隨著溫度的上 升，電導(dǎo)率k有明顯的上升，但是隨著溫度的上升CMC的臨界膠束濃度卻沒有顯 著的上升，卻還是保持在1.0g/L左右。這個實驗讓我感觸最深的是，做事之前，得先計劃，正如老師說的，“計算 好了，實驗起來是很快的?！贝_實如此，在今后的生活中，我會計劃好，然后去 完成每一個目標(biāo)。參考文獻(xiàn).趙國璽.表面活性劑作用原理M.北京：中國輕工業(yè)出版社,2003:67-72.趙同剛.食品添加劑的作用與安全性控制J.中國食品添加劑,2010(3):45-50.王美榮，金志琳.光散射技術(shù)及其在化學(xué)與化工領(lǐng)域中的應(yīng)用J.山東化 工，2005,34(1):16-20.蔣福賓，曾華輝，楊正業(yè),等.穩(wěn)