电导法测定表面活性剂临界胶束浓度详解.ppt

电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度,2008级物理化学实验,2010年4月,实验目的,1.了解表面活性剂的特性及胶束形成原理。2.掌握电导仪的使用方法。3.用电导法测定十二烷基苯磺酸钠（LAS）的临界胶束浓度。4.考察氯化钠浓度对LAS临界胶束缚浓度的影响。,实验原理,明显“两亲”性质的分子，即含有亲油的足够长的(大于1012个碳原子)烃基，又含有亲水的极性基团。由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的。,表面活性剂进入水中，在低浓度时呈分子状态，并且三三两两地把亲油基团靠拢而分散在水中。当溶液浓度加大到一定程度时，许多表面活性物质的分子立刻结合成很大的集团，形成”胶束”。,实验原理,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，以CMC表示。,当表面活性剂溶于水中后，不但定向地吸附在溶液表面，而且达到一定浓度时还会在溶液中发生定向排列而形成胶束。表面活性剂为了使自己成为溶液中的稳定分子，有可能采取的两种途径：一是把亲水基留在水中，亲油基伸向油相或空气；二是让表面活性剂的亲油基团相互靠在一起，以减少亲油基与水的接触面积。,实验原理,前者就是表面活性剂分子吸附在界面上，其结果是降低界面张力,形成定向排列的单分子膜，后者就形成了胶束。由于胶束的亲水基方向朝外，与水分子相互吸引，使表面活性剂能稳定溶于水中。,本实验利用DDS-11A型电导仪测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电导值(也可换算成摩尔电导率)，并作电导值(或摩尔电导率)与浓度的关系图，从图中的转折点求得临界胶束浓度。,十二烷基磺酸钠水溶液的物理性质与浓度关系图,实验原理,1.电导(G)和电导率（）,描述导体导电能力的大小，常以电阻的倒数表示。G=1/R，单位是西门子S。,G=(A/l)或=(1/A)(1/R),称为电导率或比电导(=1/),它相当于长度为1m,截面积为1m2导体的电导,其单位是Sm-1。,对于确定的电导池来说,1/A是常数,称为电导池常数。电导池常数可通过测定已知电导率的电解质溶液的电导(或电阻)来确定。,2.摩尔电导,1mol电解质全部置于相距为1m的两个电极之间,溶液的电导称之为摩尔电导,以m表示。,如溶液的浓度以C表示,则电导可以表示为:m=/(1000C)式中m的单位是Sm2mol-1;C的单位是moldm-3。,仪器试剂,电导率仪一台；容量瓶(50mL)12只；电导电极一支；,仪器：,试剂：,十二烷基苯磺酸钠(分析纯)氯化钠,实验步骤,取2g/L的十二烷基苯磺酸钠溶液10毫升，测定其电导。之后，每次加入5毫升稀释到一定浓度的（氯化钠稀释1、2组0.2g/L;3、4组0.4g/L；5、6组0.6g/L；7、8组0.8g/L）氯化钠溶液进行稀释并测定电导，一共稀释测定18次，至总体积100毫升。,2.开通电导率仪的电源预热20min。,3.列表记录各溶液对应的电导，并换算成电导率或摩尔电导率。,实验步骤,3.试验数据记录表,数据记录与处理,1.计算各浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电导率和摩尔电导率。2.将数据列表，做-c图与mc图，由曲线转折点确定临界胶束浓度CMC值。,思考题,若要知道所测得的临界胶束浓度是否准确，可用什么实验方法验证之？溶解的表面活性剂分子与胶束之间的平衡温度和浓度有关系，其关系式为：,试问如何测出其热效应H？,表面活性剂的渗透，润湿，乳化，去污，分散，增溶和起泡作用等基本原理广泛应用于石油，煤炭，机械，化工，冶金，材料及轻工业，农业生产中，研究表面活性剂溶液的物理溶液化学性质（吸附）和内部性质（胶束形成）有着重要意义。而临界胶束浓度（CMC）可以作为表面活性剂的表面活性的一种量度。因为CMC越小，则表示这种表面活性剂形成胶束所需浓度越低，达到表面（界面）饱和吸附的浓度越低。因而改变表面性质起到润湿，乳化，增溶和起泡等作用所需的浓度越低，另外，临界胶束浓度又是表面活性剂溶液性质发生显著变化的一个“分水岭”。因此，表面活性剂的大量研究工作都与各种体系中的CMC测定有关。,测定CMC的方法很多，常用的有表面张力法，电导法，染料法，增溶作用法，光散射法等。这些方法，原理上都是从溶液的物理化学性质随浓度变化关系出发求得。其中表面张力和电导法比较简便准确。表面张力法除了可求得CMC之外，还可以求出表面吸附等温线，此外还有一优点，就是无论对于高表面活性还是低表面活性的表面活性剂，其CMC的测定都具有相似的灵敏度，此法