温度、乙醇对十二烷基苯磺酸钠cmc的影响

摘要:表面活性剂是指只要很少量地加入到溶剂中就能能显著降低溶液的表面张力的物质。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(criticalmicelleconcentration,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。本文采用电导法测定SDBS在25°C、35°C、45°C，以及25°C下，加入不同乙醇量的电导率变化，从而得到温度、乙醇对十二烷基苯磺酸钠临界胶束浓度的影响规律，并对有关实验结果作了探讨。关键词：临界胶束浓度；十二烷基苯磺酸钠(SDBS)；电导率法；温度；无水乙醇。TOC\o"1-5"\h\z引言 -3-\o"CurrentDocument"1实验部分 -4-1.1仪器与试剂 -4-1.2实验方法 -4-1.2.1电导法测定不同温度下十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的CMC值 -4-1.2.2电导法测定加入乙醇的十二烷基苯磺酸钠的CMC值 -5-\o"CurrentDocument"2结果与讨论 -6-2.1温度对SDBS的CMC的影响 -6-2.1.2实验数据的处理 -7-2.2乙醇对溶液的CMC影响 -7-2.2.2实验数据的处理 -8-2.2.3结果与讨论 -8-\o"CurrentDocument"3结论 -9-\o"CurrentDocument"参考文献 -10-引言表面活性剂是只要少量地加到溶剂中即可显著降低溶液表面张力的物质。其分子结构特征是含有亲水性的极性基团和憎水性的非极性基团两部分。按分子结构，表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂两大类。离子型表面活性剂又细分为阴离子型、阳离子型和两性表面活性剂。在水中电离后，具有表面活性作用的离子是阴离子的表面活性剂叫阴离子型表面活性剂，如羧酸盐（肥皂），烷基硫酸盐（十二烷基硫酸钠），烷基磺酸盐（十二烷基苯磺酸钠）等；在水中电离后，具有表面活性作用的离子是阳离子的表面活性剂叫阳离子型表面活性剂，主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺和十二烷基二甲基氯化胺；有些表面活性剂在水中电离后，具有表面活性作用的离子可以是阳离子，也可以是阴离子，以条件而定，这类表面活性剂叫两型表面活性剂；非离子型表面活性剂是指在水中不电离的表面活性剂，其极性基团是含氧基团，如聚氧乙烯类。本文研究阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠。临界胶束浓度CMC是表面活性剂分子在溶剂中缔合形成胶束的最低浓度，是表面活性剂的一个重要性质。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。临界胶束浓度是还是使含有表面活性剂的溶液性质发生显著变化的一个“分水岭”，在溶液的浓度达到临界胶束浓度时，其物理化学性质如渗透压、电导、表面张力、密度、浊度、比粘度、去污力和光学性质等都会发生急剧的变化。所以常用的测CMC的方法有表面张力法、电导法、光散射法、比色法、浊度法、染料法等。在实际应用中，体系中常并存有无机盐、极性有机物，并且还有温度的变化，当这些因素使CMC变小时，则表示此种表面活性剂形成胶束所需浓度越低，达到表面饱和吸附的浓度越低，也就是说只要很少的表面活性剂就可起到润湿、乳化、加溶、起泡等作用，因此，研究这些因素对表面活性剂CMC的影响，不仅具有理论意义，更具有重要的实用价值。本文作者采用电导法研究温度和无水乙醇加入量对SDBS溶液的CMC值影响，这种法简单易行，且准确度较高。在一定条件下，溶液的电导率于浓度成正比。因此文中以电导率对浓度、或lgk对浓度作图，在表面吸附达到饱和时，曲线出现转折点，该点的浓度即为临界胶束浓度。得到了一些规律，并对有关实验结果作了讨论。1实验部分1.1仪器与试剂DDS—11型电导率仪；铂黑电导电极一支；超级恒温槽；容量瓶(1000ml)1个；移液管四支(1ml、5ml、10ml、25ml)；100ml容量瓶11个；50ml容量瓶11个；电子天平一台；分析纯十二烷基苯磺酸钠；蒸馏水；乙醇。1.2实验方法1.2.1电导法测定不同温度下十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的CMC值取十二烷基苯磺酸钠在80°C烘干3h。准确称量干燥的SDBS1.7421g于干燥的烧杯中溶解，转入1000ml容量瓶中定容摇匀做母液备用，此母液浓度为0.005mol-L-1。分别移取母液8.00、12.00、16.00、20.00、22.00、24.00、26.00、28.00、32.00、36.00、40.00ml于10个100ml容量瓶中，用去离子水定容，准确配制0.0004、0.0006、0.0008、0.0010、0.0011、0.0012、0.0013、0.0014、0.0016、0.0018、0.0020mol-L-1的SDBS溶液各100ml。将超级恒温槽与恒温电导池接通，调节恒温槽水温至25C。用蒸馏水淌洗电导池和电导电极三次，再用0.0004mol-L-1的SDBS溶液淌洗三次。往电导池中倒入适量0.0004mol•L-1SDBS溶液，插入电极，恒温至少15min。打开电导率仪的电源开关，将“量程选择”旋钮扳到最大测量挡，将“校正-测量”开关扳到“校正”位置，将“温度补偿”旋钮调到’25C”。根据所用电极上标明的电极常数，调节“常数校正”到相应数值。将“校正-测量”开关扳到“测量”位置，调节“量程选择”旋钮，根据仪器显示数字的有效位数选择适当量程，此时，仪器所显示的数值即为该溶液的电导率。将“校正-测量”开关扳到“校正”位置，倒掉电解池的溶液。用下一个较浓的SDBS(0.0004mol•L-1)淌洗电导池和电极三次，倒入适当该溶液，插好电极，恒温15min后，按步骤(5)和步骤(6)测定其电导率。如此按由稀到浓的顺序，依次测定其他浓度(0.0006、0.0008、0.0010、0.0011、0.0012、0.0013、0.0014、0.0016、0.0018、0.0020mol•L-1)SDBC溶液的电导率。用去离子水将电导池和电导电极冲洗洗净，按步骤(5)和(6)测水的电导率。再调节恒温槽水温35°C、45°C测不同浓度的电导率。方法同以上步骤。测量结束后，把电极浸泡在蒸馏水中。1.2.2电导法测定加入乙醇的十二烷基苯磺酸钠的CMC值取十二烷基苯磺酸钠在80C烘干3h。准确称量干燥的SDBS1.7421g于干燥的烧杯中溶解，转入1000ml容量瓶中定容摇匀做母液备用，此母液浓度为0.005mol-L-1。分别移取母液4.00、6.00、8.00、10.00、11.00、12.00、13.00、14.00、16.00、18.00、20.00mlml于11个50ml容量瓶中，并各加入0.25ml的无水乙醇，用去离子水定容，准确配制0.0004、0.0006、0.0008、0.0010、0.0011、0.0012、0.0013、0.0014、0.0016、0.0018、0.0020mlmol•L-1的SDBS溶液各50ml。打开恒温水浴调节温度至25Co用蒸馏水淌洗电导池和电导电极三次，再用0.0004mol-L-1SDBS淌洗三次。往电导池中准确移取25ml的0.0002mol•L-1SDBS溶液，插入电极，恒温至少15min。打开电导率仪的电源开关，将“量程选择”旋钮扳到最大测量挡，将“校正-测量”开关扳到“校正”位置，将“温度补偿”旋钮调到’25C”。根据所用电极上标明的电极常数，调节“常数校正”到相应数值。将“校正-测量”开关扳到“测量”位置，调节“量程选择”旋钮，根据仪器显示数字的有效位数选择适当量程，此时，仪器所显示的数值即为该溶液的电导率。再采用相同的步骤配置相同浓度的溶液，这次加入的乙醇的体积为0.5ml,配好溶液后，按步骤(4)-(6)，按由稀到浓的顺序，依次测定其他浓度(0.0004、0.0006、0.0008、0.0010、0.0011、0.0012、0.0013、0.0014、0.0016、0.0018、0.0020)SDBS溶液的电导率。再采用相同的步骤配置相同浓度的溶液，这次加入的乙醇的体积为1ml,配好溶液后，按步骤(4)-(6),按由稀到浓的顺序，依次测定其他浓度(0.0004、0.0006、0.0008、0.0010、0.0011、0.0012、0.0013、0.0014、0.0016、0.0018、0.0020)SDBS溶液的电导率。用去离子水将电导池和电导电极冲洗洗净，按步骤(3)和(4)测水的电导率。测量结束后，把电极浸泡在蒸馏水中。关闭电导率仪和恒温水槽。2结果与讨论实验室温度： 25°C 大气压：101.27kp2.1温度对SDBS的CMC的影响2.1.1不同温度下各浓度溶液电导率编号溶液浓度/(mol/L)25C溶液电导率/(s/cm)35C溶液电导率/(s/cm)45C溶液电导率/(s/cm)10.00040.02500.03240.035620.00060.03420.0440.052330.00080.0450.05730.069340.0010.05710.07410.088850.00110.06090.07560.092260.00120.06660.08290.099270.00130.07650.08930.106680.00140.07820.09540.114790.00160.0840.10820.1302100.00180.08560.12090.1455110.00200.09170.13330.15652.1.2实验数据的处理不同温度下各浓度溶液的电导率系列10.001 0.0015y=240.79x-1.27系列2不同温度下各浓度溶液的电导率系列10.001 0.0015y=240.79x-1.27系列2系列3kgl系列4系列5系列6线性(系列10.0005溶液浓度/(mol/L)线性(系列2：线性(系列3：线性(系列4：线性(系列5：图1不同温度下各溶液的电导率当温度为25°C时，联立方程有552.95x-1.6332=240.79x-1.2779312.16x=0.3553解得x=0.00114mol/L当温度为35C时，联立方程有512.21x-1.672=249.31x-1.3706262.9x=0.3014解得x=0.00115mol/LX的平均值为0.00119mol/L当温度为45C时，联立方程有531.79x-1.7937=108.23x-1.2563423.56x=0.5374解得x=0.00127mol/L2.2乙醇对溶液的CMC影响2.2.1不同乙醇体积分数下各浓度溶液电导率编号溶液浓度/(mol/L)0.5%乙醇溶液电导率/(s/cm)1.0%乙醇溶液电导率/(s/cm)2.0%乙醇溶液电导率/(s/cm)10.00040.02330.02260.022520.00060.03450.03410.033230.00080.04510.04510.043740.0010.05610.05530.053550.00110.06110.6080.05960.00120.06640.06540.0641

10110.0013 0.06660.0660.0660.0014 0.0765 0.07410.0016 0.0868 0.08820.0018 0.098 0.08630.0020 0.1078 0.09110.0710.07830.08210.08810110.0013 0.06660.0660.0660.0014 0.0765 0.07410.0016 0.0868 0.08820.0018 0.098 0.08630.0020 0.1078 0.09110.0710.07830.08210.0882%策导电的液溶-0.010.11)0.090.070.050.030.01不同乙醇体积分数下各溶液电导率2%策导电的液溶-0.010.11)0.090.070.050.030.01不同乙醇体积分数下各溶液电导率0.00050.001 0.00150.002溶液浓度/（mol/L）系列1系列2系列3系列4线性（系列2）线性（系列1）线性（系列3）线性（系列4）图2不同乙醇体积分数下各浓度溶液电导率当加入乙醇的体积分数为1.0%时 有51.789x+0.002=30.22x+0.028121.569x=0.0261解得x=0.00121艮flCMC=0.00121mol/L当加入乙醇的体积分数为2.0%时有53.547x+0.0017=33.799x+0.025219.748x=0.0235解得x=0.00119 艮flCMC=0.00119mol/L2.2.3结果与讨论不同温度对是SDBS临界胶束浓度（CMC）的影响：不同温度溶液的电导率（s/m）随浓度（mol/L）关系（见图1）,作图得到不同温度下各直线方程，联立方