表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定

1、表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定化学化工 学院（系） 化学教育专业 1201班 实验室 成绩 姓名 学号 实验日期2014年12月1日室温14.5大气压 101.9kPa1、实验目的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CMC2、实验原理凡能显著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，在低浓度是成分散状态，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，进一步增加浓度时，表面活性剂分子会立刻自相缔合，即疏水亲油的集团相互

2、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。以胶束形式存在与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需的最低浓度称为临界胶束浓度（critical micelle concentration,CMC）。在CMC点上由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质如表面张力，电导，渗透压，浊度，光学性质等与浓度的关系曲线出现明显的转折（如右图），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。临界胶束浓度CMC可看作是表面活性剂对溶液的表面活性的一种量度。因为CMC越小，则表示此种表面活性剂形成胶束所需浓度越低，达到表面饱和吸附的浓度越低。临界胶束浓度还是使

3、含有表面活性剂水溶液的性质发生显著变化的一个“分水岭”。体系的多种性质在CMC附近都会发生一个比较明显的变化。我们可以采用的方法有： 1 电导法。 2 表面张力法。 3 光散射法。 4 比色法（染料吸附法）。5 浊度法。本次试验采用电导法和表面张力法。三、仪器和试剂表面张力测定仪1套，数字式微压差计1台，250mL滴液漏斗1个，50mL小烧杯8个，电导率仪1台。十二烷基硫酸钠(A.R.，蒸馏水。四、实验方法1、最大气泡法及原理表面活性剂溶液的表面张力随浓度的变化在CMC处出现转折。测定液体表面张力的方法很多,本实验用最大气泡压力法。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

4、端将在液体内形成一气泡、压力大到一定值时管端气泡破裂吹出, 压力突然下降。根据Laplace方程, 最大压力差p与液体表面张力及毛细管半径r有下述关系P最大=2/r，即=P最大r/2=KP最大。由于在实验中使用的是同一支毛细管和微压差计，则r/2是常数（称为仪器常数），用K表示。如果用已知表面张力的液体作为标准，就可以测定其他各种液体的表面张力。所以在表面张力法的处理数据时，可以作c曲线图,由转折点确定CMC；也可以由四个低浓度点和四个高浓度点分别作两条lgc直线，由两线的交叉点确定CMC。 本实验的关键在于：毛细管末端要洁净, 若沾有污物将影响出气泡。实验前首先应洗净毛细管和锥形瓶, 通常先

5、用温热的洗液洗, 再分别用自来水及蒸馏水冲洗23次。每次测量前, 必须用新的溶液洗涤毛细管的内壁及锥形瓶23次。使气泡缓慢均匀地形成, 若气泡出得过快或气泡出现不均, 将造成P变大而带来误差。1.1步骤：测定毛细管常数：将测定管、毛细管洗净，在测定管中注入蒸馏水，试管内液面刚好与毛细管管口相切，慢慢打开抽气瓶活塞，使气泡速率测定，此时数字式微压差测量仪的最大读数约在700800Pa之间，读取最大值三次，取平均值。测定SDS水溶液的表面张力根据上述步骤分别测定1-8号不同浓度SDS水溶液，从稀到浓依次进行。每次测量前用少量被测液洗涤测定管，尤其是毛细管部分，同时要保证前四组递减，后四组递增，总体

6、呈现先减后增的趋势，如哪一组出现异常，则关掉抽气活塞，重测直到数据正常。（1）数据记录及处理室温下不同浓度SDS水溶液的表面张力序号123456780.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.02-2.699-2.398-2.222-2.097-2-1.921-1.854-1.69942240130529519820421322169.22565.780150.03248.39245.50446.88348.95250.7902作图CMC=0.008362 CMC=0.01065结论：C 曲线所确定的CMC相对误差：lgc 曲线所确定的CMC相对误差:由此可得出C

7、曲线所确定的CMC更加准确。2、电导法及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，仍随着浓度增大而上升，但变化幅度变小，摩尔电导率也急剧下降，利用-C曲线也可以作mc曲线的转折点求CMC值。2.1、步骤(1开通电导率仪(2测定SDS水溶液的电导率(3室温下测，无需设置温度。设置好电导池常数，调零。用电导率仪从稀到浓分别测定1-8号溶液的电导率，用后一个溶液荡洗存放前一溶液的容器和电极3次，测定前，电极放在待测溶液中校正后再测，每号

8、溶液的电导率读数2次，取平均值。数据记录与处理室温下不同浓度SDS水溶液的电导率序号123456780.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.020.04470.06320.07750.08940.10.1090.1180.1410.1740.3400.5680.6010.6910.7010.9210.9808.78.59.57.56.915.846.584.9-c作图CMC=0.007949作图CMC=0.006724作图CMC=0.002862结论：C 曲线所确定的CMC相对误差：m 曲线所确定的CMC相对误差：由此可得出用电导法确定的CMC都不准确。5、结果与讨论由以上两个实验方法的测得CMC可知用最大气泡法测得的数据相对误差较小，而用电导法测得的数据相对误差较大，那么误差来源有可能是以下几个方面：1.操作过程中仪器，人工带来的不可避免的误差。比如最大气泡法，控制气泡的速度是人的行为，这样很容易造成误差。2.配制溶液的时候，称量与定容的时候也会造成误差，这是电导法和最大气泡法都容易出现的。3.测定的数据不够多，这样来确定转折点也是很片面的。电导法所用仪器比较简单，只用电导率仪测电导率就可以了，测定步骤也很简单，数据处理也较为简单。但是本次试验用电导法测得数据与理论至偏差较大，可能因为测量电导时温