電導(dǎo)法測(cè)臨界教書(shū)濃度cmc的值

摘要 本文采用電導(dǎo)法測(cè)定表面活性劑的臨界膠束濃度（criticalmicelleconcentration,CMC）。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)測(cè)定不同溫度下不同濃度的十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉水溶液的電導(dǎo)率，以電導(dǎo)率對(duì)濃度作曲線圖，在臨界膠束濃度（十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉的臨界膠束濃度分別為1.6mol-m-3和8.2mol-m-3）附近，曲線有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從而得到在實(shí)驗(yàn)條件下十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉的臨界膠束濃度，即CMC值。并且根據(jù)所做的電導(dǎo)率-濃度曲線圖分析得到溫度對(duì)十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉臨界膠束濃度的影響：臨界膠束濃度（CMC）隨溫度的升高而增大。關(guān)鍵詞電導(dǎo)法十二烷基硫酸鈉十二烷基苯磺酸鈉臨界膠束濃度溫度目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 -5-\o"CurrentDocument"1.1儀器和試劑 -5-\o"CurrentDocument"1.2實(shí)驗(yàn)步驟 -5-\o"CurrentDocument"1.2.1十二烷基硫酸鈉水溶液CMC的測(cè)定 -5-\o"CurrentDocument"1.2.2十二烷基苯磺酸鈉水溶液CMC的測(cè)定 -6-\o"CurrentDocument"1.3數(shù)據(jù)記錄 -7-\o"CurrentDocument"結(jié)果與討論 -8-\o"CurrentDocument"2.1數(shù)據(jù)的處理 -8-\o"CurrentDocument"2.2討論 -9-\o"CurrentDocument"2.2.1誤差分析 -9-\o"CurrentDocument"2.2.2溫度對(duì)十二烷基硫酸鈉水溶液CMC的影響 -10-\o"CurrentDocument"2.2.3溫度對(duì)十二烷基苯磺酸鈉水溶液CMC的影響 -10-\o"CurrentDocument"結(jié)論 -11-\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) -12-引言表面活性劑(surfactant)，是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。在水性體系中，極性基團(tuán)是一些親水基，非極性的則是憎水基或親油基。在非水性體系中，極性基團(tuán)是憎油基，非極性的為親油基。表面活性劑按其化學(xué)結(jié)構(gòu)分類，特別是極性基團(tuán)包括：陰離子、陽(yáng)離子、電中性粒子和非離子。表面活性劑由于具有潤(rùn)濕或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗滌、防腐、抗靜電等一系列物理化學(xué)作用，使得它具有這些基本功能的表面活性劑相應(yīng)地可用作潤(rùn)濕劑、滲透劑、再潤(rùn)濕劑、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、乳化劑、分散劑、增溶劑、洗滌劑、清洗劑等。由表面活性劑的基本性質(zhì)和基本功能可以產(chǎn)生多種派生功能主要有以下一些柔軟、平滑、緩染、抗靜電、殺菌、防結(jié)塊、防結(jié)品、增塑、抗氧化、催化、離子交換等。這些功能產(chǎn)生的主要原因是由于表面活性劑的界面吸附，在界面上形成表而活性劑的分子膜，使界面減摩、潤(rùn)滑，或保護(hù)界面，使不與其它分子如水、油、空氣等接觸，有的則是由于離子性質(zhì)，不同電荷離子相互吸引，同電荷離子相互排斤所產(chǎn)生。CMC測(cè)定的原理：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(huì)立刻自相締合，即疏水親油的集團(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(criticalmicelleconcentration,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，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。臨界膠束濃度CMC可看作是表面活性劑對(duì)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含有表面活性劑水溶液的性質(zhì)發(fā)生顯著變化的一個(gè)“分水嶺”。體系的多種性質(zhì)在CMC附近都會(huì)發(fā)生一個(gè)比較明顯的變化。我們可以采用的方法有：電導(dǎo)法、表面張力法、光散射法、比色法(染料吸附法)、濁度法。電導(dǎo)率法測(cè)臨界膠束濃度的實(shí)驗(yàn)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，但變化幅度變小，摩爾電導(dǎo)率也急劇下降，利用K-C曲線的轉(zhuǎn)擇點(diǎn)求CMC。溫度對(duì)表面活性劑水溶液CMC的影響是復(fù)雜的，開(kāi)始時(shí)CMC隨溫度升高而下降，中間經(jīng)過(guò)一最小值，然后隨溫度的升高而增大。因?yàn)闇囟壬呒瓤墒褂H水基水化程度減小，促進(jìn)膠團(tuán)的形成，同時(shí)又會(huì)使疏水基周?chē)慕Y(jié)構(gòu)水破壞，妨礙膠團(tuán)的形成。這兩個(gè)相反的效應(yīng)的相對(duì)大小決定溫度升高是使CMC減少還是增加。對(duì)離子型表面活性劑，最低的CMC值對(duì)應(yīng)溫度在20-30°C范圍內(nèi)，而對(duì)于非離子型表面活性劑，最低CMC約在50°C附近。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.1儀器和試劑DDS-11A型電導(dǎo)率儀1臺(tái)；DJS-1C型鉑黑電極1支；容量瓶（1000mL）2只；容量瓶（50mL）8只；移液管（5mL）1支；移液管（10mL）1支；移液管（25mL）1支；蒸餾水；濾紙。十二烷基硫酸鈉（分析純）；十二烷基苯磺酸鈉（分析純）。1.2實(shí)驗(yàn)步驟1.2.1十二烷基硫酸鈉水溶液CMC的測(cè)定1、 配制溶液。準(zhǔn)確稱取十二烷基硫酸鈉5.7678g于100ml燒杯中，加入蒸餾水50ml，攪拌溶解。待冷卻到室溫后轉(zhuǎn)移至1000ml容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，得到0.020mol?L-1的溶液，作為母液。配置8個(gè)不同濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液。用移液管將20ml、30ml、35ml、40ml、45ml、50ml、60ml、70ml標(biāo)準(zhǔn)液分別移到8個(gè)100ml的容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，得到濃度分別為0.004mol?L-1、0.006mol?L-1、0.007mol?L-1、0.008mol?L-1、0.009mol?L-1、0.010mol?L-1、0.012mol?L-1和0.014mol?L-1的溶液。2、 將超級(jí)恒溫槽與恒溫電導(dǎo)池接通，調(diào)節(jié)恒溫槽水溫至測(cè)定需要的溫度。3、 用蒸餾水淌洗電導(dǎo)池和電導(dǎo)電極三次（注意不要直接沖洗電極，以保護(hù)鉑黑），再用0.002mol?L-1的十二烷基硫酸鈉溶液淌洗三次。往電導(dǎo)池中倒入適量 0.002mol-L-1的十二烷基硫酸鈉溶液（使電極板全部浸入溶液中），插入電導(dǎo)電極，至少恒溫15min。4、 打開(kāi)電導(dǎo)率儀的電源開(kāi)關(guān)，將“量程選擇”旋鈕扳到最大測(cè)量檔。將“校正■測(cè)量”開(kāi)關(guān)扳到“校正”位置。將“溫度補(bǔ)償”旋鈕調(diào)到“25°C”。根據(jù)所用電極上標(biāo)明的電極常數(shù)，調(diào)節(jié)“常數(shù)校正”旋鈕至相應(yīng)數(shù)值。5、將“校正-測(cè)量”開(kāi)關(guān)扳到“測(cè)量”位置，調(diào)節(jié)“量程”旋鈕，根據(jù)儀器顯示數(shù)字的效位數(shù)確定適當(dāng)量程，此時(shí)，儀器所顯示的數(shù)值即為該溶液的電導(dǎo)率。6、 將“校正-測(cè)量”開(kāi)關(guān)扳到“校正”位置，倒掉電導(dǎo)池中的溶液。用下一個(gè)較濃的溶液淌洗電導(dǎo)池和電極三次，倒入適量該溶液，插好電極，恒溫15min后，按“5”所述步驟測(cè)定其電導(dǎo)率。如此，按由稀到濃的順序，測(cè)定其它濃度溶液的電導(dǎo)率。7、調(diào)節(jié)水浴溫度分別為25°C、30°C、45°C，測(cè)定不同溫度下的十二烷基硫酸鈉水溶液的電導(dǎo)率。1.2.2十二烷基苯磺酸鈉水溶液CMC的測(cè)定配制溶液。準(zhǔn)確稱取十二烷基苯磺酸鈉5.7678g于100ml燒杯中，加入蒸餾水50ml，攪拌溶解。待冷卻到室溫后轉(zhuǎn)移至1000ml容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，得到0.020mol?L-i的溶液。用移液管準(zhǔn)確移去100ml已配好的0.020mol-L-1的十二烷基苯磺酸鈉溶液于1000ml的容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，得到0.002mol-L-1的溶液（注：為了滿足實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所需的溶液用量，需要稀釋兩次，共得到2000ml0.002mol-L-1的十二烷基苯磺酸鈉溶液），作為母液。配置8個(gè)不同濃度的十二烷基苯磺酸鈉水溶液。用移液管將50ml、60ml、70ml、75ml、80ml、85ml、90ml、100ml標(biāo)準(zhǔn)液分別移到8個(gè)100ml的容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，得到濃度分別為0.0010mol?L-1、0.0012mol?L-1、0.0014mol?L-1、0.0015mol-L-1>0.0016mol?L-1、0.0017mol-L-1>0.0018mol-L-1和0.0020mol-L-1的溶液。重復(fù)1.2.1中“5、6和7”所述的操作步驟，測(cè)定十二烷基苯磺酸鈉的電導(dǎo)率。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用蒸餾水洗凈試管和電極。汪意事項(xiàng)：1、 稀釋十二烷基硫酸鈉溶液時(shí)，應(yīng)防止振搖猛烈，產(chǎn)生大量氣泡影響測(cè)定。2、 測(cè)定時(shí)，可用電導(dǎo)電極攪拌溶液的同時(shí)測(cè)定電導(dǎo)率，直至電導(dǎo)率不再變化后記錄數(shù)據(jù)。3、 每次測(cè)定后，必須用下一個(gè)待測(cè)溶液充分蕩洗電極和燒杯，以免溶液濃度變化引起測(cè)定誤差。4、 作圖時(shí)應(yīng)分別對(duì)圖中轉(zhuǎn)折點(diǎn)前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，找出兩條直線，這兩條直線的相交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的濃度才是所求的水溶性表面活性劑的臨界膠束濃度。

1.3數(shù)據(jù)記錄室溫：25.4°C 大氣壓：101.17Kp表1十二烷基硫酸鈉在不同溫度下的電導(dǎo)率濃度C/mol?L-1電導(dǎo)率KX10-4/s?m-125°C30°C35°C40°C0.0040.2780.3060.3360.3660.0060.3620.4340.4610.5090.0070.4110.4620.5130.5680.0080.4540.5090.5590.6180.0090.4900.5430.6040.6530.0100.5290.5860.6540.7160.0120.5920.6570.7330.8090.0140.6530.7320.8070.885表2十二烷基苯磺酸鈉在不同溫度下的電導(dǎo)率濃度C/mol?L-1電導(dǎo)率KX10-4/s?m-125°C35°C45°C0.00100.4620.5600.9260.00120.5980.7261.0830.00140.7350.8871.2350.00150.7840.9451.3080.00160.7950.9581.3840.00170.8361.0121.4100.00180.8851.0641.4950.00200.9641.1621.635結(jié)果與討論2.1數(shù)據(jù)的處理分別以表1和表2中十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉的濃度c為橫坐標(biāo)，水溶液的電導(dǎo)率K為縱坐標(biāo)，作不同溫度下十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉的濃度-電導(dǎo)率圖，分別為圖1和圖2：根據(jù)圖1可以得出在25°C、30°C、35°C和40°C下十二烷基硫酸鈉水溶液的臨界膠束濃度（CMC）分別為0.0081mol-L-1、0.0082mol-L-1、0.0084mol-L-1和0.0088mol-L-1。

1Tnas/AH-Q.X皋導(dǎo)電I線性（電導(dǎo)率kx10-4/s?m-11Tnas/AH-Q.X皋導(dǎo)電線性（電導(dǎo)率kx10-4/s?m-135°C）線性（電導(dǎo)率kx10-4/s?m-145°C）圖2不同溫度下十二烷基苯磺酸鈉的濃度-電導(dǎo)率根據(jù)圖2可以得出在25°C、35°C和45°C下十二烷基苯磺酸鈉水溶液的臨界膠束濃度((^0分別為0.00155mol-L-1、0.00158mol-L-1和0.00160mol-L-1。2.2討論2.2.1誤差分析因?yàn)闇囟葘?duì)電導(dǎo)率有影響，所以實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溫度的波動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響。配制溶液濃度的準(zhǔn)確度，影響K-c作圖，從而方程的確定受影響，產(chǎn)生誤差。讀數(shù)。十二烷基磺酸鈉溶液自身表面活性劑的性質(zhì)很易起泡沫，不容易準(zhǔn)確量取。穩(wěn)定讀數(shù)仍有一定偏差，應(yīng)改為穩(wěn)定后讀取3組數(shù)據(jù)，取平均值。估讀。電導(dǎo)法測(cè)定表面活性劑電導(dǎo)率，過(guò)量無(wú)機(jī)鹽使其靈敏度下降，故配制溶液和清洗電極時(shí)應(yīng)使用蒸餾水。若前面實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，未用下一組標(biāo)準(zhǔn)溶液充分淌洗電導(dǎo)池和電導(dǎo)電極，則會(huì)使溶液的濃度降低，從而使測(cè)得的溶液的電導(dǎo)率減小。

2.2.2溫度對(duì)十二烷基硫酸鈉水溶液CMC的影響以圖1中得出的不同溫度下十二烷基硫酸鈉水溶液的臨界膠束濃度（CMC）對(duì)溫度做圖得圖3：圖3十二烷基硫酸鈉的CMC值隨溫度的變化關(guān)系圖由圖3可以看出：十二烷基苯磺酸鈉水溶液的CMC值隨溫度的升高而增大。2.2.3溫度對(duì)十二烷基苯磺酸鈉水溶液CMC的影響以圖2中得出的不同溫度下十二烷基苯磺酸鈉水溶液的臨界膠束濃度（CMC）對(duì)溫度做圖得圖4：

圖4十二烷基苯磺酸鈉的CMC值隨溫度的變化關(guān)系圖由圖4可以看出：十二烷基苯磺酸鈉水溶液的CMC值隨溫度的升高而增大。結(jié)論在25°C、30°C、35°C和40°C下十二烷基硫酸鈉水溶液的臨界膠束濃度(CMC)分別為0.0081mol-L-1、0.0082mol-L-1、0.0084mol-L-1和0.0088mol-L-1;在25°C、35°C和45°C下十二烷基苯磺酸鈉水溶液的臨界膠束濃度分別為0.00155mol-L-1