临界胶束浓度

1、临界胶束浓度第1页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日实验主要目的1、了解水溶性表面活性剂、临界胶束浓度的相关概念及其意义。2、通过实验掌握临界胶束浓度（CMC）的测定 。3、掌握用两种方法测定十二烷基硫酸钠水溶液的临界胶束浓度。（4）、掌握电导仪的使用方法。（5）、掌握用最大气泡压法测定表面张力的 原理和技术。第2页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日实验原理表面活性剂是一类具有“两亲”性质的分子组成的物质，其分子由极性和非极性两部分组成。按离子的类型可分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂三大类；当表面活性剂溶于水中后，不但定

2、向地吸附在水溶液表面，而且达到一定浓度时还会在溶液中发生定向排列而形成胶束(图1)； 图1 胶束形成过程示意图第3页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日随着表面活性剂在溶液中浓度的增长，球形胶束还可能转变成棒形胶束，以至层状胶束。如图2所示。后者可用来制作液晶，它具有各向异性的性质。 图2 胶束的球形结构和层状结构第4页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日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，以CMC表示。在CMC点上，由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质与浓度的关系曲线出现明显转折，如下图所示 。 图3 25时十二烷基硫酸钠水溶液

3、的 物理性质和浓度关系第5页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日方法一：电导法测定表面活性剂的临界胶束浓度 此方法的实验仪器：DDS-307型电导率仪面板示意图第6页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日DDS-307型电导率仪 1 台DJS-1C型铂黑电极 1 支容量瓶(2000mL) 1 只容量瓶(50mL) 12只锥形瓶(50mL) 1 只移液管(5mL) 1 支移液管(10mL) 1 支氯化钾(分析纯)十二烷基硫酸钠(分析纯) 电导水仪器试剂第7页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日实验步骤一用电导水准确配制0. 01 mol/

4、dm3 KCl标准溶液, 并测定其电导率以确定电导池常数。二称取2.8838g（2.8875）十二烷基硫酸钠用电导水准确配制其0. 020 mol/dm3溶液。分别在锥形瓶配制浓度为0. 002、0.004、0.005、0.006、0. 007、0. 008、0. 009、0. 010、0.011、0. 012、0.013、0. 014mol/dm3的十二烷基硫酸钠溶液50 ml。三按浓度从稀到浓顺序, 用电导率仪测定室温下的各溶液电导率值, 待电导率仪测量数据稳定后记录数据。用后一个溶液荡洗前一个溶液的电导池三次以上，每个溶液的电导读数三次，取平均值。四、实验结束后洗净电导池和电极，并测量水

5、的电导率。 第8页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日实验记录与处理 1.实验数据记录室温；15.88气压；997.8kpac(mo/l) 电导 平均值0.0020.13090.1310.1320.13130.0040.240.240.2390.2396670.0050.2890.2890.2890.2890.0060.3270.330.330.3290.0070.3740.3750.3760.3750.0080.4130.4130.4120.4126670.0090.4380.4390.4390.4386670.010.4880.4870.4870.4873330.011

6、0.5070.5090.5080.5080.012.5360.5350.5350.5353330.0130.5630.5630.5630.5630.0140.6050.6050.6040.604667第9页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日2.数据处理：1. 计算各浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电导率和摩尔电导率。2. 将数据列表，做-c图，由曲线转折点确定临界胶束浓度CMC值。第10页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日方法二；表面张力法测定水溶液的临界胶束浓度 实验原理：利用表面活性剂在水溶液中浓度达到某一狭窄范围内即临界胶束浓度时，溶液的许多物理化

7、学性质均发生突变的特点，通过测定不同浓度所对应的浓度表面张力，将lgc做图，图中曲线转折点所对应的浓度既为临界胶束浓度。本实验利用最大泡压法测定表面张力来测定水溶液的临界胶束浓度 第11页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日实验仪器第12页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日实验步骤 1就取电导法配置的溶液。2仪器准备与检漏 按图4安装好实验仪器，检查系统是否漏气。 3测定毛细管常数 在测定管中注入蒸馏水，使管内液面刚好与毛细管口相接触，慢慢打开滴液瓶活塞，严格控制滴液速度，使毛细管端口510s出一个气泡，由数字压力计读出瞬间最大压差（大约在700-80

8、0Pa之间），记录最大值，重复3次，取平均值。 4分别测量不同浓度溶液的表面张力，从稀到浓依次进行。每次测量前必须用少量被测液洗涤测定管，尤其毛细管部分，确保毛细管内外溶液的浓度一致。第13页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日实验记录与处理 c(mo/l)0.0020.0040.0050.0060.0070.0080.0090.010.0110.0120.0130.014 最大压差 平均压差 毛细管常数 表面张力0.520.5210.520.5203339.64E-070.0501679380.470.4720.4730.4716679.64E-070.045475742

9、0.450.450.4540.4513339.64E-070.0435153030.4270.4260.4260.4263339.64E-070.0411049280.4050.4070.4080.4066679.64E-070.0392087670.3910.390.3920.3919.64E-070.0376982650.3830.3850.3830.3836679.64E-070.0369912220.3780.3810.3820.3803339.64E-070.0366698380.3780.3780.3770.3776679.64E-070.0364127320.3780.380.3

10、810.3796679.64E-070.0366055620.3790.3780.3790.3786679.64E-070.0365091470.3770.3780.3790.3789.64E-070.036444871.实验数据记录第14页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日2. 数据处理：（1）记录实验温度，大气压，以及蒸馏水和不同浓度十二烷基硫酸钠溶液的pmax。（2）查得实验温度下纯水的表面张力数据，求出毛细管常数。（3）分别计算各浓度十二烷基硫酸钠水溶液的值。（4）以浓度c为横坐标，以为纵坐标作 = f(c)图，连成光滑曲线。第15页，共20页，2022年，5月2

11、0日，19点15分，星期日注意事项1. 电极不使用时应浸泡在蒸馏水中，用时用滤纸轻轻沾干水分，不可用纸擦拭电极上的铂黑（以免影响电导池常数）。2. 配制溶液时，由于有泡沫，所以要保证表面活性剂完全溶解，否则影响浓度的准确性。3. CMC浓度有一定的范围。4.控制好滴液瓶的放液速度，水的流速每次均应保持一致，尽可能使气泡呈单泡逸出，以利于读数的准确性。5.数字微压差仪上显示的数字为实验系统与大气压之间的压差值。要读取最大压力差数值，因为pmax与毛细管的半径r 是对应的，只有这样才能获得一致的数据。第16页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日思考题 1. 若要知道所测得的临界

12、胶束浓度是否准确，可用什么实验方法验证之？2. 溶液的表面活性剂分子与胶束之间的平衡同浓度和温度有关，试问如何测出其热能效应H值？3. 非离子型表面活性剂能否用本实验方法测定临界胶束浓度？若不能，则可用何种方法测之？4. 实验中影响临界胶束浓度的因素有哪些？第17页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日思考题答案1答；可以用其他方法验证，如表面张力法、电导法、染料法、增溶作用法、光散射法等。其中表面张力法和电导法比较简便准确。2答：溶解的表面活性剂分子与胶束之间的平衡同温度和浓度有关，其关系式可表示为：第18页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日3答：表面张力法既可用于离子型表面活性剂的测定，也可用于非离子型表面活性剂的测定；而电导法只适用于离子型表面活性剂的测定。4答；温度、浓度、电解质 第19页，共20页，2022年，5月20日，19点15分，星期日本次实验心得 开始接触 该实验的时候，还不知道溶液表面胶束浓度 是个什么概念，通过文献的查找及方案的确定终于理解并知道该通过什么方法测量以及那种方法更好更简便。通过做实验的过程能