表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定

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1、表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定姓名：学号：温度：日期：一、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．设定两种或两种以上实验方法测定表面活性剂溶液的CMC二、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，浓度再增加，表面活性剂分子会自相缔合，即疏水的亲油集团相互靠拢，而亲水的极性基团与水接触，这样形成的缔合体称为胶束。

2、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（CMC）。在CMC附近由于溶液的结构改变导致其许多性质发生突变（见下图），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。所以测定CMC的方法有很多，比如：表面张力法、电导法、折光指数法和染料增溶法等等。三、实验要求1．根据本实验提供的仪器与药品：表面张力测定仪；电导率仪；超级恒温槽；十二烷基硫酸钠(SDS)。设计出2种以上测定CMC的实验方法，用这些方法测定表面活性剂的CMC。2．确定表面活性剂溶液的浓度范围

3、，写出实验操作步骤，并指出实验的注意事项。3．采用多种数据处理方法确定CMC。例如：在表面张力法的处理数据时，可以作σ－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σ－lgc直线，由两线的交叉点确定CMC。而在用电导法时，可以作κ－c曲线，也可以作Λm－c曲线。指出转折点明显直观，误差小的数据处理方法。4．对2种方法测得的数据进行比较，据此分析两种方法的优缺点。5．实验报告必须打印，数据处理用Origin软件或用MicrosoftExcel作图。四、参考文献1、复旦大学等编，《物理化学实验》（第三版

4、修订本）[M].高等教育出版社，2004年。2、蔡亮.电导法测定临界胶束浓度及胶束电动力学模型的建立[J].大学化学.2003（2）：54-56最大气泡法及原理：4.1.1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△PMax与液体表面张力σ及毛细管半径r有下述关系△PMax=2σ/r=kσ用同一

5、根毛细管半径r值一定,△PMax与σ成正比,所以已知水的表面张力，通过测定△PMax水，可求出k=△PMax/σ水。再测得不同浓度SDS水溶液的△PMax，求得对应的σ，通过σ对表面活性剂的浓度C作图,由曲线的转折点来确定CMC值。或通过由四个低浓度点和四个高浓度点分别作两条σ－lgc直线，由两线的交叉点确定CMC4.1.2步骤调节恒温水浴至25℃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，使气泡速率稳定，此时数字式微压差测量仪的最大读数约在700-800Pa之间

6、，读取最大值三次，取平均值。③测定SDS水溶液的表面张力根据上述步骤②分别测定1-9号不同浓度SDS水溶液，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，尤其是毛细管部分，同时要保证前四组的△PMax递减，后四组递增，总体呈现先减后增的趋势，如哪一组出现异常，则关掉抽气瓶活塞，重测（不用换溶液）直到数据正常。4.1.3实验数据记录及处理：数据记录：蒸馏水：811PaSDS(mol/l)0.0020.0040.0060.008P(Pa)635544473502蒸馏水：464PaSDS(mol/l)0.010.0120.0

7、140.0160.02P(Pa)227231236240243查表得17度时水的表面张力δ=73.19由实验得△P1max=811pa得k1=△Pmax／σ水=11.08△P2=474PaK2=5.864C(mol/l)δ(10^-3N*m-1)lgc0.00215.8845-2.698970.00424.09747-2.397940.00630.50542-2.221850.00827.88809-2.096910.0140.4160.01239.734-1.920820.01438.881-1.853870.01638.19

8、9-1.795880.0237.688-1.69897由图上转折点得CMC:0.013mol/l误差计算（0.013-0.012）/0.012=8.33％（文献值CMC:0.012mol/l）令-9.2073x+21.893=22.763x+78.175得x=-