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文档简介
1、 表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定一、实验目的及要求1.了解表面活性剂溶液临界胶束浓度(CMC)的定义及常用测定方法。2.设计两种或两种以上实验方法测定表面活性剂溶液的CMC.二、实验原理凡能显着降低水的表面张力的物质都称为表面活性剂。当表面活性剂溶入极性很强的水中时,在低浓度时呈分散状态,并且三三两两地把亲油集团靠拢而分散在水中,部分分子定向排列于液体表面,产生表面吸附现象。当溶液表面吸附达到饱和后,浓度在增加时,表面活性剂分子会自相缔合,即疏水的亲油集团相互靠拢,而亲水的极性基团与水接触,这样形成的缔合体称为胶束。以胶束形式存在于水中的表面活性物质是比较稳定的。表面活性物质在水中形成胶束所
2、需的最低浓度称为临界胶束浓度(CMC)。在CMC附近由于溶液的结构改变导致其许多性质发生突变,这种现象是测定CMC的实验依据,也是表面活性剂的一个重要特征。所以测定CMC的方法有很多,比如表面张力法、电导法、折光指数法和染料增溶法等。三、仪器与试剂表面张力测定仪、电导率仪、超级恒温槽、十二烷基磺酸钠一系列浓度的溶液。四、实验方法 . 最大气泡压力法及原理 表面活性剂溶液的表面张力随浓度的变化在CMC处同样出现转折,本实验用最大气泡压力法测,这一方法是将毛细管刚好与待测溶液面接触,在毛细管内加压,管端将在液体内形成一气泡,压力达到一定值时管端气泡破裂吹出,压力突然下降,根据Laplace方程,大
3、压力差Pmax与液体表面张力及毛细管半径r有下述关系,Pmax=2r=k。用同一根毛细管半径r值一定,Pmax与成正比,所以已知水的表面张力,通过测定Pmax水,可求出k=Pmax水,再测得不同浓度表面活性剂的水溶液的Pmax,求得对应的,通过对表面活性剂的浓度c作图,由曲线的转折点来确定CMC值,或通过由四个低浓度点和四个高浓度点分别作-lgc直线,由两线的交叉点确定CMC.4.1.1 实验数据及处理表1.压力差于浓度的关系序号12345678浓度(molL)P(pa)53548546545642644346046653947946545442744445946353348846445142
4、4442462465 Pmax(pa)484443 (N/m)lgc 图1. 图2.结论: 由表面张力对浓度作图,如图1,得出CMC值为,图2,得出两条直线交点值为CMC值,与理论值比较得误差分别为%和%。 电导法及其原理对于离子型表面活性剂,当溶液浓度很稀时,电导的变化规律与一般强电解质相似,表面活性剂完全解离为离子,随着温度上升,电导率近乎直线上升,但当溶液浓度达到临界胶束浓度时,随着胶束的形成,胶束定向移动速率减慢,K仍随着浓度增大而上升,但变化幅度减小,摩尔电导率也急剧下降,利用K-C曲线的转折点求CMC或利用摩尔电导率对浓度C作图,转折点即CMC值。 4.2.1 实验数据及处理 表2
5、.电导率与浓度的关系序号123456789浓度(molL)K(ms/cm)m (ms/cmmol)9087图1.图2. 结论:由电导率对浓度作图和摩尔电导率对浓度作图,得CMC值为,与理论值比较得误差为%。五、结果与讨论: 两种方法的比较:比较两种方法可知最大气泡压力法测得结果更明显,电导法测得结果虽不如最大气泡压力法,到也可明显看出转折位置,而且电导法操作简便,只要操作规范,人为误差较小,但与理论值比较最大气泡压力法更理想,且应是表面张力对浓度作图。 实验注意事项: (1)每次测定前毛细管应清洁干净,毛细管和测定管必须润洗,毛细管不能被气泡堵住也不可有污物,否则影响气泡冒出,毛细管端应与液面刚好相切。 (2)气泡要缓慢均匀冒出,否则造成P变大带来误差。 (3)若溶液未测时气泡太多,可加一定量的消泡剂,切不可多加,否则影响表面张力。 (4)溶液浓度要配置准确,试管要干净、干燥,每次测量时擦干电极并用待测液润洗
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