最大气泡法测定表面活性剂的cmc

1、表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定(设计性实验)1实验目的1.1 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。1.2设定两种或两种以上实验方法测定表面活性剂溶液的CMC。2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

2、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，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。仪器和试剂DMP-2B数字式温差测量仪；阿贝折射仪；DDS-11D电导率仪；超级恒温槽；十二烷基硫酸钠(SDS)；配制一系列浓度表面活性剂的水溶液；实验方法4.1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处同样出现转折。测定液体表面张力 的方法很多，本实验用最大

3、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r及毛细管半径R有下述关系 P=2r/R。用同一根毛细管半径R值一定,AP与r成正比，所以以最大压力(AP)对表面活性 剂浓度的自然对数(In C)作图，由曲线的转折点来确定cmc值。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

4、均匀地形成，若 气泡出得过快或气泡出现不均，将造成AP变大而带来误羞。4.1.1实验数据记录及处理：表1序号12345678浓度 mol/l0.0 060.0560.1 060.1560.2 060.2560.3 060.356折射率1.3301.33121.33251.33451.33641.33801.33901.3415工作曲线浓度表2压力差与浓度的关系P 856761757724679745778832ncl -6.21461-5.52146-4.82831-4.60517-4.42285-4.2687-4.13517-3.91202由于第三个点偏离太多所以去掉，那么由图可以找到cmc

5、点为(-4.42285, 679)那么有 Lnc=-4.42285,换算浓度等于 0.012mol/L。即 cmc=0.012mol/L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，K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K-C曲线的转择点求CMC值。图3-25C时十二烷基硫酸钠水溶液的物理性质和浓度关系图4.2.1实验步骤4.211十二烷基硫酸钠经80C烘干3小时后，用二次水准确配制浓度为0.

6、 002、0.004、0.008、0. 010、0. 012、0.014，0.016 ， 0.02mol/m3的十二烷基硫酸钠溶液100 ml.4.212开通电导率仪和恒温水浴的电源预热20min。4.213按浓度从稀到浓顺序，用电导率仪分别测定水浴恒温25 0. 1 C时各溶液电导 率值，待恒温68min后读取数据。4.2.2实验数据记录及处理:c0.0020.0040.0080.010.0120.0140.01602 0.A50.0170.035l50.05720.0670.0750.08460.0950.1018图3由图可以找到cmc点为0.008mol/l结果与讨论（对2种方法测得的数

7、据进行比较，据此分析两种方法的优缺点,实验注 意事项等）由上两个实验方法的测得cmc均为0.012mol/L,但是实验理论值为0.00832mol/L。 实验值偏大那么误差来源有可能是以下几个方面：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。：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。：还有就是测定的数据本来就不多，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。且里标准值0.00832mol/L很近。相对误差（0.0

8、0832-0.008） /0.00832*100%=3.86%气泡法用表面张力测定仪和超级恒温槽，仪器比较精密，所测数据较为准确， 但是操作比电导法稍微复杂，很难控制气泡单个逸出，而且逸出的速度也均匀。随着实验的 进行，压力差也极为不稳定，而且数据处理也较为复杂，测得的临界胶束浓度是0.012mol/L 所得数据离标准值较远，误差较大。相对误差（0.0012-0.00832）/0.00832*100%=44.2%。5.注意事项：气泡法：1.仪器系统不能漏气。2.分液漏斗中，水的流速每次应保持一致，尽可能使气 泡分开逸出，读取压力计的压差时，应取气泡单个逸出时的压力差。3.所用毛细管必须干净， 干燥，应保持垂直，管口要和液面相切。电导法：1.电极和不同浓度的溶液都要在25度的恒温槽中恒温5分钟。2.配制溶液时 浓度要准确。3.试管要干净，干燥。参考文献1东北师范大学等校编.物理化学实验M（第二版）.北京：高等教育出版社，1989.5（2004 重印）：212