电解质浓度对表面活性剂cmc的影响

电解质浓度对表面活性剂cmc的影响摘要：表面活性剂的一个重要性质是其临界胶束浓度[1]。本文利用电导率法分别对阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的CMC进行了研究,测试了这两种离子型表面活性剂在不同温度及添加不同量的无机盐NaCl时电导率变化，从而得到NaCl对CTAB、SDS的临界胶束浓度的影响规律,并对有关实验结果作了探讨。关键词：十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)十二烷基硫酸钠(SDS)温度NaCl在溶液内部形成胶束(Micelle)是表面活性剂一个重要的性质[1]。早在20世纪20年代,Mebain就对脂肪酸钠，烷基磺酸钠进行了研究,提出了胶束的存在。胶束的形成是发生胶束增溶作用的前提条件。而临界胶束浓度(CMC)则是表面活性剂在水中形成胶束的标志之一。CMC值越小,表示形成胶束所需浓度越低,达到界面饱和吸附的浓度就越低,因而改变表面性质,起到润湿、乳化、加溶、起泡等作用所需的浓度也越低。因此CMC可以作为表面活性剂表面活性的一种量[2]。在实际应用中,体系中常并存有无机盐、极性有机物,并且还有温度的变化，因此研究这些因素对表面活性剂CMC的影响，不仅具有理论意义，而且具有实用价值。SDS作为一种阴离子表面活性剂,CTAB作为一种阳离子表面活性剂，它们在稀溶液中能电离，分别以正、负离子的形式存在，其稀溶液的性质与正常的强电解质溶液相似，溶液的电导率随浓度的上升而增加。离子型表面活性剂的导电性质在CMC前后有很大不同。在CMC之前，离子型表面活性剂分子以单个分子导电，浓度增加，电导率成正比的增大；在CMC之后，溶液中单体浓度达到饱和,表面活性剂分子开始形成胶束，以单体分子和胶束聚集体的形式导电，增加浓度，单体分子数目不再增加，只增加胶束的浓度。由于胶束是由十几或几十个带电离子的单体构成的大聚集体，带有很高的电荷，由于静电引力的作用，胶束表面的Stern层[3]及扩散层吸附了大量的反离子，这就相当于一部分正负电荷相互抵消，因而其导电性能反而不如单体离子,在CMC之后,增加表面活性剂浓度，电导率的增大率大大减少。在浓度一电导率图上表现为CMC前后直线斜率的变化，两条不同斜率的直线的交点所对应的浓度即CMC。本文以离子型表面活性剂SDS和CTAB为体系，研究了温度改变,NaCl的加入量对其的CMC值的影响，得到了一些规律，并对有关实验结果作了讨论。1实验部分1试剂与仪器试剂:十六烷基三甲基溴化铵CTAB,（分析纯），十二烷基硫酸钠SDS,（分析纯），氯化钠，（分析纯，），配制试剂用水均为蒸馏水。仪器:电导率仪，铂黑电极，，电子天平，电动搅拌机，玻璃恒温水浴槽。1.2实验方法1.2.1CTAB和SDS水溶液CMC值的测定在水中加入离子型表面活性剂后，溶液的电导率随浓度增加而直线增加，达到临界胶束浓度CMC之后，电导率增加的速率开始发生突变，以电导率对浓度作图，将所得的直线外推，交点对应的浓度即为CMC值。精确配制一定浓度梯度的阳离子表面活性剂CTAB溶液，由低到高浓度分别为：0.52X10-4,1.03X10-4,2.03X10-4,4.02X10-4,5.18X10-4，6.23X10-4，8.31X10-4，10.32X10-4，14.41X10-4，16.01X10-4mol/L。精确配制一定浓度梯度的阴离子表面活性剂SDS溶液，由低到高浓度分别为:0.51X10-3，1.00X10-3，2.00X10-3，4.01X10-3，5.00X10-3，6.01X10-3，8.08X10-3，9.99X10-3，12.01X10-3，14.02X10-3mol/L。恒温后按浓度从低到高的顺序依次测量电导率，同时记下测量温度。每个浓度重复测两次，取平均值。1.2.2加盐量对CMC值的影响本实验选用无机盐NaCl，并测定了不同加盐量，质量浓度分别为2g/L,3g/L,4g/L,5g/L,6g/L下CTAB及SDS溶液的CMC值，以观察加盐量对CMC值的影响。

2结果与讨论1CMC值的确定分别以表1,表2中CTAB及SDS的浓度C为横坐标,CTAB及SDS水溶液的电导率K为纵坐标,作不同温度下CTAB及SDS的浓度-电导率图（图1,图2）,K-C直线转折点对应的浓度即为该温度下CTAB和SDS的CMC值。表1CTAB在不同温度下的电导率电导率kX1Q4/s111-€ L■1 20C25C30匚35COC6529.1(511.96529.1(511.91.031411612.0321.(525.54.0238.343.S5.1847.653.S6.23箕164.23173.5S3.110.32S3.093.713.8 16.8 20.31£.?> 21.8 26.428.3 32.1 37.248.0 52.6 旳一214.4L 50.1 101.116.01 <)3.2 105.059.164.072.269.875.5£4.S89.597.2108.010?.0111.0124.0114.012^.0143.0L20.0135.0151.00,51OO0042S47.652.55S.366.17600,51OO0042S47.652.55S.366.1760856941104.0115.0143.O1610181.0196.0214.0010O010S|9912.□]14.02278.O342.040(5.0560.1598.1654.171S.O310O3820450060006650720.O782.O348.O42404!98.066607450820O890.O368Q453.05421■^15.0S16.0906.0LOOD418.0519,06LO.OS05.0925.010O01050丑均浓度电导率 斤XI0-+/sin-1'X10-3/n)olL'1 20C2?C30C35C402.2 加盐量对CMC值的影响表5CTAB和SDS在不同加盐量下的CMC值(25°C)NaCl加入量冒L临界胶束浓度CMC'X1O4；hd1L1CTABSDS28.9123.238.3517.847.6015.257.0512.866.5011.8由上表可以看出:存在于表面活性剂溶液中的无机盐可使溶液的CMC下降,表面活性得到提高。实验中还发现，在SDS溶液中加入与SDS有相同正离子、不同负离子的NaCl时，电导率都增加，而溶液的CMC值随无机盐浓度增加而大大降低。以上现象可能是当增加表面活性剂反离子浓度时，影响了表面活性剂离子胶束的扩散双电层结构，使双电层平均厚度变薄，使之更容易吸附于表面，这样胶束就容易形成[4]。3结论1)温度对CMC的影响:在所讨论的温度范围内(20°C—40°C),随温度的升高,CMC的影响都不大，且呈微弱的上升趋势。2)氯化钠的加入对CMC的影响:NaCl的加入对离子型表面活性剂的CMC值影响很大，即显著降低了CTAB和SDS的CMC值。参考文献[1] 沈钟，王果庭.胶体与表面化学[M