电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度实验报告

1、电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度实验报告电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度实验十七电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度一、目的要求1.用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度2. 了解表面 活性剂的特性及胶束形成原理3.掌握电导仪的使用方法二、基本原理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。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） 同浓度的关系曲线出现明显的转折，如图1所示。这个现象是测 定CMC的实验依据，也是表面活性剂的一个重要特征。表面活性剂成为溶液中的稳定分子可能采取的两种途

2、径：1、 是把亲水基留在水中，亲油基伸向油相或空气；2、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。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地溶于水中。在溶液中对电导有贡献的主要是带长链烷基的表面活性剂离子和相应的反离子，而胶束的贡献则极为微小。从离子贡献大小来 考虑，反离子大于表面活性剂离子。当溶液浓度达CMC时，由于 表面活性剂离子缔合成胶束，反离子固定于胶束的表面，它们对 电导的贡献明显下降，同时由于胶束的电荷被反离子部分中和, 这种电荷量

3、小，体积大的胶束对电导的贡献非常小，所以电导急 剧下降。对于离子型表面活性剂溶液，当溶液浓度很稀时，电导的变化规 律也和强电解质一样；但当溶液浓度达到临界胶束浓度时，随着 胶束的生成，电导率发生改变, 摩尔电导急剧下降, 这就是电导法测定CMC的依据。本实验利用电导仪测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电 导值（或摩尔电导率），并作电导值（或摩尔电导率）与浓度的关 系图，从图中的转折点即可求得临界胶束浓度。三、实验步骤1.调节恒温水浴温度至25。2.吸取10ml的0.02 mol dm-3十二烷基硫酸钠溶液于100ml烧杯中，依次移入恒温后的电导水2ml、3ml、5ml、5ml、5ml、5ml

4、、10ml、10ml、10ml、20ml,搅拌，分别测其电导率。每个溶液的电导读数三次，取平均值。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。四、数据记录与处理表一：环境条件表二：实验数据记录T=25由上表作 出电导值（或摩尔电导率）与浓度的关系图如下: 由图可知，两条折线相交点32451X + 27787 = 59943X + 65.301解得：x=7.73X 10 mol dm即 CH3 (CH2)llSO4Na 的 CMC 为：7.73X10mol dm误差分析:1、在实验过程中，恒温水浴的温度出现波动。2、量取的十二烷基硫酸钠溶液和电导水的体积不够精确，将他们混合搅拌不够

5、均匀造成误差。五、思考J1 .溶解的表面活性剂分子与胶束之间的平衡同温度和浓度有关, 其关系式可表示为：试问如何测出其热效应值？答：准确配谿所需要的溶液，求出各个浓度时的电导值，作出电 导值（或摩尔电导率）与浓度的折线图求出转折点处临界胶束浓 度，即CMC的值，根据溶解的表面活性剂分子与胶束之间的平衡 同温度和浓度关系式即可求出其热效应值AH。2 .非离子型表面活性剂能否用本实验方法测定临界胶束浓度?为什么？若不能，则可用何种方法测定?答：表面张力既可用于离子型表面活性剂的测定，也可用于非离 子型表面活性剂的测定；而电导法只适用于离子型表面活性剂的 测定。篇二：电导法测定表面活性剂临界胶束浓度

6、（CMC）一.实验目的与要求了解表面活性剂的特性及胶束形成原理。（2）用电导法测定 十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度。掌握电导率仪的使用方法。二.实验仪器及药品仪器:DDS-307型电导率仪2台；电导电极2支；恒温水浴1套;500mL容量瓶4只，100mL容量瓶12只。试剂:0.050mol/L十二烷基硫酸钠（分析纯）；0.050mol/L十二烷基 苯磺酸钠（分析纯）;0.050mol/L十六烷基三甲基滨化钱（分析纯）;0.050mol/L十二烷基三甲基漠化铉（分析纯）；氯化钾（分析纯）,电导水。三.实验原理L表面活性剂的特性及胶束形成原理。能使溶液表面张力明显降低的溶质称为表面活性剂，表面活性剂

7、 分子是由亲水性的极性基团(通常是离子化)和憎水性的非极性基 团(具有8-18个碳原子的直链煌或环燃)所组成的有机化合物。按 离子的类型可将其分为三大类：阴离子型表面活性剂如瓶酸盐(肥皂，C17H35COONa),烷基硫酸盐十二烷基硫酸钠,CH3(CH2)SO4Na,烷基磺酸盐十二烷基苯磺酸钠，CH3(CH2)llC6H5SO3Nao(2)阳离子型表面活性剂主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺盐酸盐叔胺盐,CH3(CH2)11N(CH3 )2 HCL和十二烷基二甲基茱基氯化储季核盐,C12H23(CH3)2(C6H5CH2)NCL.非离子型表面活性剂如聚乙二醇类H0CH2(CH20cH2)NCH2

8、OH。表面活性剂为了使自己成为溶液中的稳定分子，有可能采取两种途径:一是当它们以低 浓度存在于某一体系中时，可被吸附在该体系的表面上，采取极 性基团向着水，非极性基团脱离水的表面而向着空气，形成定向 排列的单分子膜，从而使表面吉布斯自由能明显降低；二是当溶 液浓度增大到一定值时，表面活性剂离子或分子不但在溶液表面 聚集而形成单分子层，而且在溶液本体内部表面活性剂的非极性 基团相互靠在一起，以减少非极性基团与水的接触面积，当溶液 浓度增大到一定程度时，许多表面活性物质的分子立刻聚集成很 大的基团，形成“胶束”，如图4-16所示。表面活性物质在水中 形成胶束所需要的最低浓度称为临界胶束浓度（cri

9、tical micelle concentration）,以CMC表示。随着表面活性剂在溶液中浓度的增 加，球形胶束还有可能变成棒形胶束，以致层状胶束，如图4-17 所示。后者可用来制造液晶，它具备各向异性的性质。在CMC点上，由于溶液的结构改变，导致其物理和化学性质（ 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转折，如图4-18 所示。这个现象是测定CMC的实验依据，也是表面活性剂的一个 重要特征。CMC是表面活性剂的一种重要特征，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）饱和吸附的浓度低，只有溶液浓度稍高于CMC时，才能充分发挥表面活

10、性剂的 作用，如润湿、乳化、发泡、增溶、洗涤等重要作用。目前表面 活性剂广泛用于石油、纺织、农药、采矿、食品、民用洗涤等各 个领域。2 .表面活性剂临界胶束浓度的测定原理测定CMC的方法很多，原则上只要是溶液的物理化学性质随着 表面活性剂溶液浓度在CMC处发生突变,都可以利用来测定CMC, 常用的测定方法有电导法、表面张力法、光散射法、比色法（染料 吸附法），浊度法（增溶法）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的。电导法是经典方法，简便 可靠。只限于离子型表面活性剂，此法对于有较高活性的表面活 性剂准确性高，但过量无机盐存在会降低测定灵敏度，因此配制 溶液应该用电

11、导水。电导法测定离子表面活性剂的CMC相当方便，在溶液中对电导 有贡献的主要是带长链烷基的表面活性剂离子和相应的反离子, 而胶束的贡献则极为微小。从离子贡献大小来考虑，反离子大于 表面活性剂离子。当溶液浓度达CMC时，由于表面活性剂离子缔 合成胶束，反离子固定于胶束的表面，它们对电导的贡献明显下 降，同时由于胶束的电荷被反离子部分中和，这种电荷量小、体 积大的胶束对电导的贡献非常小，所以电导急剧下降。即对于离 子型表面活性剂溶液，当溶液浓度很稀时，电导的变化规律也和 强电解质一样；但当溶液浓度达到临界胶束浓度时，随着胶束的 生成，电导率发生改变，摩尔电导率急剧下降。这就是电导法测 定CMC的依

12、据。本实验利用电导率仪测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的 电导率值，计算出相应的摩尔电导率Am,然后作AmC图，得相 应的曲线，曲线上转折点对应的浓度即为CMC。四、实验步骤.原始溶液的配制准确称取四个表面活性剂在80C干燥3h,用电导水准确配制成0.050mol/L的原始溶液。（2）.溶液的配制分别量取 0.050mol/L 原始溶液 4mL、8mL、12mL、14mL. 16mL、 18mL、20mL、24mL、28mL、32mL、36mL、40mL,稀释至 100mLo各溶液的浓度分别为 0.002mol/L> 0.004mol/L> 0.006mol/L>0.007

13、mol/L> 0.008mol/L> 0,009mol/L> 0,010mol/L> 0,012mol/L>0.014mol/L> 0,016mol/L> 0,018mol/L> 0.020mol/Lo 见图 1-1 所示。图1-1溶液的配置图1-2 25，C恒温加热 图1-3电导率仪的校正（以恒温槽恒温至（25±O.1）C见图12所示。（4）.电导率仪的校正 见图所示。（5）,测定电导电极常数Kcell首先用蒸储水洗净烧杯和电极，在烧杯中装入适量的O.OImol/L 的KCL标准溶液。由教材后附录中查出测定温度下0.01mol/L的

14、KCL标准溶液的电导率值。接下来进行校准仪器，温度采用不补偿方式，量程选择开关指向“m”，待仪器读数稳定后，调节常数 补偿旋钮，使仪器显示值与标准溶液的电导率值一致。最后量程 选择开关指向“检查”，仪器的显 示值即为该电极的电极常数。如:显示值为92.6pS/cm,则该电极的电极常数为0.926；显示值 为102.2 p S/cm,则该电极的电极常数为1.022o（61溶液电导率的测定用电导率仪从稀溶液到浓溶液分别测定电导率。用后一个溶液荡 洗接触过前一个溶液的电导电极和容器3次以上，各溶液测定前 必须恒温lOmin,每个溶液的电导率读数3次，取 平均值。调节恒温水浴温度至（40土0.05）C

15、。重复上列步骤（4）、（5）, 测定40.0C时各 溶液的电导率。（8）.实验结束后洗净电导池和电极，测量电导水的电导率。五.【实验注意事项】.配制的溶液须保证表面活性剂完全溶解。(2).电解质溶液的电导率随温度的变化而改变，因此，在测量时应保持被测体系处于恒温条件下。.使用前，先清洗电导电极，清洗时两个的片不能有机械摩擦。可用电导水淋洗，然后将其竖直，用滤纸轻吸，将水吸净，但不 能用滤纸擦钳片。使用过程中其电极片必须完全浸人到所测的溶 液中。使用完后，电极必须保持干燥。.注意电导率仪应由低到高的浓度顺序测量样品的电导率。十 二烷基硫酸钠质量：7.202g十二烷基苯磺酸钠质量：8.720g十二

16、烷基三甲基溟化镂质量：7.703g十六烷基三甲基溟化铁质 量：9.109g水的电导率：0.44*10RS/cm、0.78*10 US/cm 1.十二烷基硫酸25C时的实验数据2 .十二烷基苯磺酸钠;三：电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度班级：2010级1班学号：20105051181姓名：芦洋成绩：一、实验目的1、了解表面活性剂的特性及胶束形成原理；2、掌握电导率仪的 使用方法；3、用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度。二、实验原 理由具有明显“两亲”性质的分子组成的物质称为表面活性剂。这 一类分子既含有亲油的足够长的（大于1。个碳原子）点基，

17、又含 有亲水的极性基团（离子化的）。如肥皂和各种合成洗涤剂等。表 面活性剂分子都是由极性和非极性两部分组成的，若按离子的类 型分类，可分为三大类：1、阴离子型表面活性剂：如竣酸盐（肥皂，C17H35COONa）,烷 基硫酸钠（十二烷基硫酸钠，CH3（CH2）llSO4Na）,烷基磺酸盐（十 二烷基苯磺酸钠，CH3（CH2）llC6H5SO3Na）等。2、阳离子型表面活性剂：主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺（RN（CH3）2HCI）和十二烷基二甲基氯化胺（RN（CH3）2Q）。3、非离子型表面活性剂：如聚氧乙烯类（RO（CH2cH2O）nH）。当表面活性剂溶于水中后，不但定向地吸附在水溶液表面，

18、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（图1）;随着表面活性剂在溶液中浓度的增长，球形胶束还可能转变成 棒形胶束，以至层状胶束。如图2所示。后者可用来制作液晶， 它具有各向异性的性质。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。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 系曲线出现明显转折，如图3所示。这个现象是测定CMC的实验 依据，也是表面活性剂的一个重要特征。本实验通过测定不同浓度的十二烷基磺酸钠水溶液的电导率，并 作电导率-浓度关系图，由图中的转折点即可求出十二烷基磺酸钠 水

19、溶液在该温度下的临界胶束浓度。图2胶束的球形结构和层状结构示意图图3 25C时十二烷基硫酸钠水溶液的物理性质和浓度的关系三、仪器和试剂DDS-6700型电导率仪 容量瓶（100mL）DJS-1A型钳黑电极移液管（5mL, 10mL, 20mL, 50mL）恒温水浴十二烷基硫酸钠（分析纯）烧杯试管（大） 四、实验步骤1、将0.020mol - bl的十二烷基硫酸钠溶液准确稀释成浓度分别0.002,0,006,0,007,0,008,0.009,0,010,0.012,0,014,0,016,和 0.018 mol L-1的溶液;2、开通电导率仪和恒温水浴的电源预热20min,调节恒温水浴温度至2

20、5；3、用电导率仪从稀到浓分别测定上述各溶液的电导率。用后一个溶液荡洗存放过前一个溶液的电导电极和容器3 次以上，各溶液测定前必须恒温lOmin,每个溶液的电导率读数3 次，取平均值；4、列表记录各溶液对应的电导率；5、实验结 束后用蒸储水洗净试管和电极。五、数据记录与处理1、列表记录实验数据：恒温水浴温度为25 C（注：浓度：mol/L,电导率：S/m）2、作出电导率与浓度的关系图，从图中转折点处找出临界胶束浓度。六、注意事项1、稀释十二烷基硫酸钠溶液时，用移液管取、放溶液时均应伸入液面以下，同时应防止振摇猛烈，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。 七、思考题1、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？答：实验测得：25C时，十二烷基硫酸钠的CMC为 0.007 mol/Lo重新配制浓度分别为0.006 mol/L、