临界胶束浓度(CMC)的测定

1、-、实验目的（1）时间：2021.03.01创作：欧阳语（2）掌握用电导法测定表面活性剂CMC的方法（3）掌握电导率仪的使用二、实验原理SAA溶液的许多物化性质随着胶束的形成而发生突变， 因此临界胶束浓度（CMC）是SAA表面活性的重要量度之 一。测定CMC,掌握影响CMC的因素对于深入研究SAA 的物理化学性质十分重要。CMC是在一定温度下某SAA形成胶束的最低浓度。通常 以mol/L或g/L表示之。一般离了 SAA的CMC大致在 10-2-10-3mol/L之间，非离子SAA的CMC则在10- 4mol/L以下，CMC是衡量SAA的表面活性和SAA应用中 的一个重要物理量。因为CMC越小，

2、则表示此种SAA形 成胶束所需浓度越低，因此改变表面性质，起到润湿， 乳化，增溶，起泡等作用所需的浓度也越低。右图表面一典型的SAA水溶液的物理化学性质随C变化 的关系。可明显看出：在所有物理性质的变化中皆有一转折点。 而此较转折点又都在一个不大的范围内；这就说明表面 现象（表面张力及界面张力随浓度变化有转折点）。与 内部性质（如当量电导、渗透压、以及去污浊度等）有 统一的内在联系。离子型SAA是由亲水的无机离子和亲油的有机离子构 成的离子化合物，如同典型的无机盐一样，其在稀水溶 液屮分别以正负离子形式存在。因而在稀水溶液屮，电 导率随C上升，但到达一定浓度后，出现一转折点，直 线逐渐变缓。三

3、、实验仪器、药品仪器：电导率仪烧杯（100ml、7个）温度计（2支）容量瓶（250ml, 7只）药品:SAA （1631）、蒸馆水四、实验步骤1、分别配制1631的水溶液浓度为：4.00X10-4、5. 140X10-4、6.70X10-4、8.20X10-4、10.85X10-4、13.6X10-4、16. 54X10-4mol/L 的溶液各 250ml2、将其在25°C、30°C、35°C恒温一测定各溶液的电导率（由稀一浓）一取3次测量值的平均值3、作K-C曲线4、由K-C曲线求不同t下的CMC值五、药品常数十六烷基三甲基漠化谖（1631）:是阳离子SAA、分

4、子式：C16H33 (CH3) 3NBr分子量：364. 446熔点：250-237°C ,水溶性：13g/L(20°C)性质：呈白色或浅黄色结晶至粉末状，易溶于异丙醇、可溶 于水、振荡时产生大量泡沫，具有优良的渗透、柔化、抗静 电、生物降解性及杀菌消毒等功能。用途：橡胶、硅油和沥青乳化剂、纤维的抗静电剂，护发素 的调理剂、相转移催化剂、乳液起泡剂、表面活性剂六、实验注意事项1、准确称取1631药品，应用已洗净、干燥的烧杯，并编好 号码；称取得物质质量应与各浓度对应，偏差不应太 大。2、配制个溶液时，应先在烧杯屮加入较少量的水将1631溶 解，后移入容量瓶屮定容3、恒温时，

5、各温度段范围内偏差不应0. 5°C且测量温度时 最好用同一支温度计且测定试样的温度为准。装试样的 烧杯也应先洗净、干燥。4、数据应用Origin软件处理，准确度较高。5、使用电导率仪时，应按使用说明使用，测不同温度下的 试剂，都要牢记调节温度和常数。6、测电导率时，应从稀浓度试样依次测到高浓度试剂，可 减少浓度的影响，还可节约时间。七、实验数据处理与分析（-）实验数据处理：十六烷基三甲基澳化镀（1631） ： M二364. 446 g/mol则有各编号的试样浓度：C=n/V=m/ （Mo V） , M二364. 446, V=0. 250L试样浓度计算结果见原始数据表；通过作K-C曲

6、线（K为三 次电导率测定的平均值），如各温度下的K-C图可得：25°C时，1631 水溶液的 CMC 为 9. 276736X10-4mol/L30°C时，1631 水溶液的 CMC 为 9. 441135X10-4mol/L35°C时，1631 水溶液的 CMC 为 9. 636459X10-4mol/L（二）实验数据分析（1）从实验数据和K-C图可看出，在所测得系列稀溶液 中，电导率随1631的浓度增加而上升，但达到一定浓 度（CMC）后，电导率上升的趋势逐渐变缓；同一浓度 下，不同温度时，电导率之间没有明显规律。（2）从CMC-温度图中，可得。温度升高，CM

7、C亦升高。八、思考题1、或临界胶束浓度的方法还有哪些？对同一种SAA,用不同 的方法测出的CMC是否相同？为什么？答：求CMC的方法还有：表面张力法、染料增溶法、光散射 法等。、对于同一种SAA,用不同的方法测出的CMC也不相 同，因为SAA的一些物理化学性质有胶束形成前后发生突 变,可以借助此类变化来做SAA的CMC所在，但是不同的物 理性质和化学性质，对SAA浓度的变化的响应范围和灵敏度 有所不同，从而会导致用不同方法测同一物质的CMC不相 同。2、有些表面活性剂水溶液的浓度一一电导率曲线转折点不 明项，如何求岀CMC?答：从数据和K-C图中可知，电导率随SAA的浓度增大而上 升，但达到一

8、定浓度后，（大致处于曲线的第4-5点之 间），直线逐渐变缓，即电导率上升的趋势变缓，可用 Origin软件，作2, 3, 4三点连线的趋势延长线，和5,6, 7三点连线的趋势延长线，两趋势延长直线的交点所对 应的SAA浓度即为该SAA在该T下的CMCo3、表面活性剂在水溶液屮为什么产生正吸收？答：若溶质在溶液表面层的浓度犬于其在溶液体内的浓度 时，则称发生正吸附，也就是表面活性剂在溶液表面层聚集 的现象一一正吸附因为SAA具有两亲结构（亲水基、疏水基）,当SAA溶解在 水屮时，SAA分子会现在水溶液的表层聚集，亲水亲朝向水 溶液中，疏水基朝向空气，当SAA浓度较低时，SAA几乎完 全集屮在溶液

9、表层形成单分子层，降低溶液表面层的表面张 力，从而产生了正吸附4、临界胶束浓度与那些因素有关？答：（1）结构因素：碳链的长度，CMC随疏水基碳链的 增长而降低，支链的影响，当疏水基连结构有支链存在， CMC增大；亲水基的种类：亲水基的急性增大，CMC也增 大：-S03Na, -S04Na>-C00Na, -P04Na>-0-, -OH；亲水基多， CMC增大极性基团的温志：极性基团越靠近C链中间位 置，CMC越大，混合SAA,由于分子间相互作用产生协同 效应，其CMC较单一 SAA的低环境因素：T：对离子型SAA, T升高，CMC升高，反离子价数及极性电解质，在离子型SAA中，加

10、电解质，一方面有同离子效应，屮和一部分电荷，另 外降少水化率，使CMC下降，长链有机物：加入长 链的有机物（如醇、酰胺等），能吸附在胶束多层， 减少胶束化所需的功，减少离子在胶束屮的斥力。 水结构改进剂：（如尿素、乙醇，甲酰胺等），能破 坏水结构，使CMC增大。九、心得体会1、在实验屮，烘干烧杯是为了减少因为少量水份对已配的 溶液稀释而引起的误差，因为此实验是通过测不同浓度 的SAA的电导率来求CMC；在测电导率K时，应从稀浓度 依次测到高浓度溶液，其间电极不用洗净如润洗，因为 从低到高浓度时低浓度液体对高浓度液体的稀释很少，可忽略不计，又可节约实验操作时间。2、同一温度下，1631的浓度越大，K就越大，是因为浓度 增大了