电导法测临界教书浓度cmc的值

摘要 本文采用电导法测定表面活性剂的临界胶束浓度（criticalmicelleconcentration,CMC）。实验中通过测定不同温度下不同浓度的十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠水溶液的电导率，以电导率对浓度作曲线图，在临界胶束浓度（十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的临界胶束浓度分别为1.6mol-m-3和8.2mol-m-3）附近，曲线有明显的转折点，从而得到在实验条件下十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的临界胶束浓度，即CMC值。并且根据所做的电导率-浓度曲线图分析得到温度对十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠临界胶束浓度的影响：临界胶束浓度（CMC）随温度的升高而增大。关键词电导法十二烷基硫酸钠十二烷基苯磺酸钠临界胶束浓度温度目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"实验内容 -5-\o"CurrentDocument"1.1仪器和试剂 -5-\o"CurrentDocument"1.2实验步骤 -5-\o"CurrentDocument"1.2.1十二烷基硫酸钠水溶液CMC的测定 -5-\o"CurrentDocument"1.2.2十二烷基苯磺酸钠水溶液CMC的测定 -6-\o"CurrentDocument"1.3数据记录 -7-\o"CurrentDocument"结果与讨论 -8-\o"CurrentDocument"2.1数据的处理 -8-\o"CurrentDocument"2.2讨论 -9-\o"CurrentDocument"2.2.1误差分析 -9-\o"CurrentDocument"2.2.2温度对十二烷基硫酸钠水溶液CMC的影响 -10-\o"CurrentDocument"2.2.3温度对十二烷基苯磺酸钠水溶液CMC的影响 -10-\o"CurrentDocument"结论 -11-\o"CurrentDocument"参考文献 -12-引言表面活性剂(surfactant)，是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。在水性体系中，极性基团是一些亲水基，非极性的则是憎水基或亲油基。在非水性体系中，极性基团是憎油基，非极性的为亲油基。表面活性剂按其化学结构分类，特别是极性基团包括：阴离子、阳离子、电中性粒子和非离子。表面活性剂由于具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用，使得它具有这些基本功能的表面活性剂相应地可用作润湿剂、渗透剂、再润湿剂、发泡剂、稳泡剂、乳化剂、分散剂、增溶剂、洗涤剂、清洗剂等。由表面活性剂的基本性质和基本功能可以产生多种派生功能主要有以下一些柔软、平滑、缓染、抗静电、杀菌、防结块、防结品、增塑、抗氧化、催化、离子交换等。这些功能产生的主要原因是由于表面活性剂的界面吸附，在界面上形成表而活性剂的分子膜，使界面减摩、润滑，或保护界面，使不与其它分子如水、油、空气等接触，有的则是由于离子性质，不同电荷离子相互吸引，同电荷离子相互排斤所产生。CMC测定的原理：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(criticalmicelleconcentration,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。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：电导法、表面张力法、光散射法、比色法(染料吸附法)、浊度法。电导率法测临界胶束浓度的实验原理：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。温度对表面活性剂水溶液CMC的影响是复杂的，开始时CMC随温度升高而下降，中间经过一最小值，然后随温度的升高而增大。因为温度升高既可使亲水基水化程度减小，促进胶团的形成，同时又会使疏水基周围的结构水破坏，妨碍胶团的形成。这两个相反的效应的相对大小决定温度升高是使CMC减少还是增加。对离子型表面活性剂，最低的CMC值对应温度在20-30°C范围内，而对于非离子型表面活性剂，最低CMC约在50°C附近。实验内容1.1仪器和试剂DDS-11A型电导率仪1台；DJS-1C型铂黑电极1支；容量瓶（1000mL）2只；容量瓶（50mL）8只；移液管（5mL）1支；移液管（10mL）1支；移液管（25mL）1支；蒸馏水；滤纸。十二烷基硫酸钠（分析纯）；十二烷基苯磺酸钠（分析纯）。1.2实验步骤1.2.1十二烷基硫酸钠水溶液CMC的测定1、 配制溶液。准确称取十二烷基硫酸钠5.7678g于100ml烧杯中，加入蒸馏水50ml，搅拌溶解。待冷却到室温后转移至1000ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，得到0.020mol・L-1的溶液，作为母液。配置8个不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液。用移液管将20ml、30ml、35ml、40ml、45ml、50ml、60ml、70ml标准液分别移到8个100ml的容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，得到浓度分别为0.004mol・L-1、0.006mol・L-1、0.007mol・L-1、0.008mol・L-1、0.009mol・L-1、0.010mol・L-1、0.012mol・L-1和0.014mol・L-1的溶液。2、 将超级恒温槽与恒温电导池接通，调节恒温槽水温至测定需要的温度。3、 用蒸馏水淌洗电导池和电导电极三次（注意不要直接冲洗电极，以保护铂黑），再用0.002mol・L-1的十二烷基硫酸钠溶液淌洗三次。往电导池中倒入适量 0.002mol-L-1的十二烷基硫酸钠溶液（使电极板全部浸入溶液中），插入电导电极，至少恒温15min。4、 打开电导率仪的电源开关，将“量程选择”旋钮扳到最大测量档。将“校正■测量”开关扳到“校正”位置。将“温度补偿”旋钮调到“25°C”。根据所用电极上标明的电极常数，调节“常数校正”旋钮至相应数值。5、将“校正-测量”开关扳到“测量”位置，调节“量程”旋钮，根据仪器显示数字的效位数确定适当量程，此时，仪器所显示的数值即为该溶液的电导率。6、 将“校正-测量”开关扳到“校正”位置，倒掉电导池中的溶液。用下一个较浓的溶液淌洗电导池和电极三次，倒入适量该溶液，插好电极，恒温15min后，按“5”所述步骤测定其电导率。如此，按由稀到浓的顺序，测定其它浓度溶液的电导率。7、调节水浴温度分别为25°C、30°C、45°C，测定不同温度下的十二烷基硫酸钠水溶液的电导率。1.2.2十二烷基苯磺酸钠水溶液CMC的测定配制溶液。准确称取十二烷基苯磺酸钠5.7678g于100ml烧杯中，加入蒸馏水50ml，搅拌溶解。待冷却到室温后转移至1000ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，得到0.020mol・L-i的溶液。用移液管准确移去100ml已配好的0.020mol-L-1的十二烷基苯磺酸钠溶液于1000ml的容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，得到0.002mol-L-1的溶液（注：为了满足实验过程中所需的溶液用量，需要稀释两次，共得到2000ml0.002mol-L-1的十二烷基苯磺酸钠溶液），作为母液。配置8个不同浓度的十二烷基苯磺酸钠水溶液。用移液管将50ml、60ml、70ml、75ml、80ml、85ml、90ml、100ml标准液分别移到8个100ml的容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，得到浓度分别为0.0010mol・L-1、0.0012mol・L-1、0.0014mol・L-1、0.0015mol-L-1>0.0016mol・L-1、0.0017mol-L-1>0.0018mol-L-1和0.0020mol-L-1的溶液。重复1.2.1中“5、6和7”所述的操作步骤，测定十二烷基苯磺酸钠的电导率。实验结束后用蒸馏水洗净试管和电极。汪意事项：1、 稀释十二烷基硫酸钠溶液时，应防止振摇猛烈，产生大量气泡影响测定。2、 测定时，可用电导电极搅拌溶液的同时测定电导率，直至电导率不再变化后记录数据。3、 每次测定后，必须用下一个待测溶液充分荡洗电极和烧杯，以免溶液浓度变化引起测定误差。4、 作图时应分别对图中转折点前后的数据进行线性拟合，找出两条直线，这两条直线的相交点所对应的浓度才是所求的水溶性表面活性剂的临界胶束浓度。

1.3数据记录室温：25.4°C 大气压：101.17Kp表1十二烷基硫酸钠在不同温度下的电导率浓度C/mol•L-1电导率KX10-4/s•m-125°C30°C35°C40°C0.0040.2780.3060.3360.3660.0060.3620.4340.4610.5090.0070.4110.4620.5130.5680.0080.4540.5090.5590.6180.0090.4900.5430.6040.6530.0100.5290.5860.6540.7160.0120.5920.6570.7330.8090.0140.6530.7320.8070.885表2十二烷基苯磺酸钠在不同温度下的电导率浓度C/mol•L-1电导率KX10-4/s•m-125°C35°C45°C0.00100.4620.5600.9260.00120.5980.7261.0830.00140.7350.8871.2350.00150.7840.9451.3080.00160.7950.9581.3840.00170.8361.0121.4100.00180.8851.0641.4950.00200.9641.1621.635结果与讨论2.1数据的处理分别以表1和表2中十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的浓度c为横坐标，水溶液的电导率K为纵坐标，作不同温度下十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的浓度-电导率图，分别为图1和图2：根据图1可以得出在25°C、30°C、35°C和40°C下十二烷基硫酸钠水溶液的临界胶束浓度（CMC）分别为0.0081mol-L-1、0.0082mol-L-1、0.0084mol-L-1和0.0088mol-L-1。

1Tnas/AH-Q.X皋导电I线性（电导率kx10-4/s・m-11Tnas/AH-Q.X皋导电线性（电导率kx10-4/s・m-135°C）线性（电导率kx10-4/s・m-145°C）图2不同温度下十二烷基苯磺酸钠的浓度-电导率根据图2可以得出在25°C、35°C和45°C下十二烷基苯磺酸钠水溶液的临界胶束浓度((^0分别为0.00155mol-L-1、0.00158mol-L-1和0.00160mol-L-1。2.2讨论2.2.1误差分析因为温度对电导率有影响，所以实验过程中温度的波动对实验结果有影响。配制溶液浓度的准确度，影响K-c作图，从而方程的确定受影响，产生误差。读数。十二烷基磺酸钠溶液自身表面活性剂的性质很易起泡沫，不容易准确量取。稳定读数仍有一定偏差，应改为稳定后读取3组数据，取平均值。估读。电导法测定表面活性剂电导率，过量无机盐使其灵敏度下降，故配制溶液和清洗电极时应使用蒸馏水。若前面实验结束后，未用下一组标准溶液充分淌洗电导池和电导电极，则会使溶液的浓度降低，从而使测得的溶液的电导率减小。

2.2.2温度对十二烷基硫酸钠水溶液CMC的影响以图1中得出的不同温度下十二烷基硫酸钠水溶液的临界胶束浓度（CMC）对温度做图得图3：图3十二烷基硫酸钠的CMC值随温度的变化关系图由图3可以看出：十二烷基苯磺酸钠水溶液的CMC值随温度的升高而增大。2.2.3温度对十二烷基苯磺酸钠水溶液CMC的影响以图2中得出的不同温度下十二烷基苯磺酸钠水溶液的临界胶束浓度（CMC）对温度做图得图4：

图4十二烷基苯磺酸钠的CMC值随温度的变化关系图由图4可以看出：十二烷基苯磺酸钠水溶液的CMC值随温度的升高而增大。结论在25°C、30°C、35°C和40°C下十二烷基硫酸钠水溶液的临界胶束浓度(CMC)分别为0.0081mol-L-1、0.0082mol-L-1、0.0084mol-L-1和0.0088mol-L-1;在25°C、35°C和45°C下十二烷基苯磺酸钠水溶液的临界胶束浓度分别为0.00155mol-L-1