表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定的设计性实验

1、表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定姓名： 学号： 温度： 大气压： 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。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

2、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，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c曲线图,由转折点确

3、定CMC；也可以由四个低浓度点和四个高浓度点分别作两条lgc直线，由两线的交叉点确定CMC。而在用电导法时，可以作c曲线，也可以作mc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Microsoft Excel作图。四、参考文献1、复旦大学等编，物理化学实验（第三版修订本）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）：54-563、武丽艳，尚贞峰，赵鸿喜.电导法测定水溶性表面活性剂临界胶束浓度实验的改进J.

4、实验技术与管理.2006（2）：29-30表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定姓名 ；班级 ；学号 ; 分数 1 实验目的1.1 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。1.2 设定两种以上实验方法测定表面活性剂溶液的CMC。2 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，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

5、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（critical micelle concentration,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。3. 仪器和试剂表面张力测定仪； 电导率仪； 超级恒温槽； 十二烷基硫酸钠(SDS4实验方法表1 实验中SDS水溶液的浓度序号0123456789浓度/mol.L-1水0.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140

6、.0160.024.1 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与液体表面张力及毛细管半径r有下述关系 PMax=2/r =k用同一根毛细管半径r值一定,PMax与成正比, 所以已知水的表面张力，通过测定PMax水，可求出k=PMax/水。再测得不同浓度SDS水溶液的PMax，求得对应的，通过对表面活性剂的浓度

7、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，读取最大值三次，取平均值。测定SDS水溶液的表面张力根据上述步骤分别测定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，

8、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：温度T=21.5 大气压P=1018.7hPa 表1 25时不同浓度SDS水溶液的表面张力序号0123456789浓度/mol.L-100.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.0160.02Lg(浓度/mol.L-1-2.6990-2.3979-2.2218-2.0969-2-1.9208-1.8539-1.7959-1.6990-2.6990P/Pa534535525523519513415415417344346348294292289271274274254265237307

9、308310309307305380383386P平均/Pa53135183415734621972732523083307383/×10-3J.m-271.9770.19156.30746.86639.51136.97834.13441.76041.58451.878图一: c曲线图图二: lgc直线lgc=-1.8029，得C=0.0157 mol.L-1。结论： 通过c曲线图，由曲线的转折点确定CMC的值为0.01237 mol.L-1。由四个低浓度点和四个高浓度点分别作两条lgc直线，由两线的交叉点确定CMC值为0.0157 mol.L-1。理论上20：CMC=0.012 m

10、ol.L-1； 25 ：CMC=0.0098 mol·L-1；所以在实验温度下，CMC应小于0.012 mol.L-1。我们通过c曲线图得到的数据却大于0.012 mol.L-1，但偏差不是很大。而lgc直线图得到的数据去与理论值相差很大，可见本次实验用c曲线图更准确。但在实验中由于仪器和个人的因素我们得到的数据误差比较大，可能无法准确的比较两种方法的优越性。4.1.4 注意事项每次测定前测定管、毛细管都需润洗，且毛细管要洁净，里面不能被气泡堵住，也不可有污物，否则影响出气泡。气泡要缓慢均匀的形成，否则造成P变大带来误差。若溶液未测时气泡太多，可加一滴消泡剂，切不可多加，否则影响表面

11、张力。测定时毛细管口与液面相切。测完后测定管和毛细管应洗净。4.2 电导法及原理：4.2.1 原理离子型表面活性剂由于CMC附近溶液结构的变化导致其电导率发生突变，则通过电导率仪测定不同SDS水溶液的电导率，做出电导率与浓度的关系图，或摩尔电导率对浓度作图，其转折点即为临界胶束浓度。4.2.2 步骤开通电导率仪和恒温水浴的电源预热20min，调节恒温水槽温度至25。测定SDS水溶液的电导率将电导率仪上相对应的温度设为25，设置好电导池常数，调零。用电导率仪从稀到浓分别测定1-9号溶液的电导率，用后一个溶液荡洗存放前一溶液的容器和电极3次。各溶液 测前必须恒温10 min，测定前，电极放在待测溶

12、液中校正后再测。每号溶液的电导率读数2次，取平均值。4.2.3 实验数据记录及处理：表2 25时不同浓度SDS水溶液的电率导序号123456789浓度/mol.L-10.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.0160.02电率导/103us.cm-10.1460.1460.2460.2460.3810.3810.4490.4490.5410.5410.6200.6200.6710.6720.7410.7410.8870.888K平均103us.cm-10.1460.2460.3810.4490.5410.6200.6710.7410.887M/S .m2.l-17

13、361.563.556.12554.1051.66747.92946.31244.35图1：c曲线图2：mc曲线结论：作c曲线得到的临界胶束浓度为0.0127 mol.L-1，通过作mc曲线得到的临界胶束浓度为0.0130mol.L-1，与理论值都相差比较大。但实际图上转折点都不明显，只是一个估计的数值。4.2.1 注意事项1 待测溶液要恒温10 min；2 装液容器要干净、干燥，用后一个溶液荡洗存放前一溶液的容器和电极3次；3 测定前，电极放在待测溶液中校正后再测。5结果与讨论(两种方法的比较最大气泡法c曲线图得到CMC=0.01237 mol.L-1，lgc直线得到CMC=0.0157 mol.L-1。电导法作c曲线得到CMC=0.0127 mol.L-1，作mc曲线得到CMC=0.0130mol.L-1，比较两种方法可以知道最大泡得到的转折点比较明显，而电导法的转折点不明显，但电导法的实验操作比较简单，而且只要操作规范，人为误差比较小。在本次实验中我们测得的数据误差都很大，可以说是实验是失败了，在最大泡法中蒸馏水的最大压差为500多Pa与理