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一、实验目的及要求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.设计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，在低浓度时呈分散状态，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，浓度在增加时，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

2、束。以胶束形式存在于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，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。三、仪器与试剂表面张力测定仪、电导率仪、超级恒温槽、十二烷基磺酸钠一系列浓度的溶液。四、实验方法4.1.最大气泡压力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，本实验用最大气泡压力

3、法测，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，压力达到一定值时管端气泡破裂吹出，压力突然下降，根据Laplace方程，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，再测得不同浓度表面活性剂的水溶液的△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

4、高浓度点分别作σ-lgc直线，由两线的交叉点确定CMC.4.1.1实验数据及处理表1.压力差于浓度的关系序号12345678浓度（mol·L）0.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.016△P（pa）535485465456426443460466539479465454427444459463533488464451424442462465△Pmax（pa）535.7484464.7453.7425.7443460.3464.7σ(N/m)61.0755.1852.9752.14

5、48.9650.9552.9453.44lgc-2.6989-2.3979-2.2218-2.0969-2.0000-1.9208-1.8538-1.7959图1.图2.结论:由表面张力对浓度作图，如图1，得出CMC值为0.00963，图2，得出两条直线交点值为CMC值0.01053，与理论值比较得误差分别为1.7%和7.4%。4.2电导法及其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

6、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，但变化幅度减小，摩尔电导率也急剧下降，利用K-C曲线的转折点求CMC或利用摩尔电导率对浓度C作图，转折点即CMC值。4.2.1实验数据及处理表2.电导率与浓度的关系序号123456789浓度（mol·L）0.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.0160.02K(ms/cm)0.1800.3480.4730.5960.6530.7610.8310.9180.954Λm(ms/cm·mol)908778.874.565.363

7、.459.457.447.7图1.图2.结论：由电导率对浓度作图和摩尔电导率对浓度作图，得CMC值为0.00909，与理论值比较得误差为7.2%。五、结果与讨论：5.1两种方法的比较：比较两种方法可知最大气泡压力法测得结果更明显，电导法测得结果虽不如最大气泡压力法，到也可明显看出转折位置，而且电导法操作简便，只要操作规范，人为误差较小，但与理论值比较最大气泡压力法更理想，且应是表面张力对浓度作图。5.2实验注意事项：(1)每次测定前毛细管应清洁干净，毛细管和测定管必须润洗，毛细管不能被气泡堵住也不可有污物，否则影

8、响气泡冒出，毛细管端应与液面刚好相切。(2)气泡要缓慢均匀冒出，否则造成△P变大带来误差。(3)若溶液未测时气泡太多，可加一定量的消泡剂，切不可多加，否则影响表面张力。(4)溶液浓度要配置准确，试管要干净、干燥，每次测量时擦干电极并用待测液润洗。六、参考文献：6.1<<物理化学>>(第五版南京大学化学化工学院,傅献彩沈文霞姚天扬侯文华编)6.2文献值25℃：CMC=0.0