电导法测定CTAB的临界胶束浓度及乙醇

1、电导法测定CTAB的临界胶束浓度及乙醇对它的影响南昌航空大学宋熠1前言11表面活性剂【1】表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。由于表面活性剂分子中具有非极性烃链(8个碳原子以上烃链)以及极性基团(如：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基和醚键等)，使其分子结构具有两亲性。表活性剂都是由极性和非极性两部分组成的，若按离子的类型来分，可分为以下三类阴离子型表面活性剂 如羧酸盐（如肥皂，C17H35COONa）、烷基硫酸盐如十二烷基硫酸钠,CH3（CH2）11SO4Na、烷基磺酸盐十二烷基苯磺酸钠，CH3(CH2)11C6H5

2、SO3Na等。阳离子型表面活性剂 主要是铵盐，如十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）1.2.临界胶束浓度【2】由于表面活性剂具有双亲结构，分子有自水中逃离水相而吸附于界面上的趋势，但当表面吸附达到饱和后，再增加浓度时，表面活性剂分子无法再在表面上进一步吸附，这时为了降低体系能量，活性剂分子会相互聚集，形成胶束，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开始形成胶束的浓度（或形成胶束所需的最低浓度）称为临界胶束浓度（critical micelle concentration,CMC）。1.3.电导法【3】 电导法是利用表面活性剂水溶液电导率随浓度的变化关系，从电导率（ ）对

3、浓度（c）曲线上表现为CMC 前后直线斜率的变化,两条不同斜率的直线的交点所对应的浓度即CMC。原则上，表面活性剂物理化学性质的突变皆可利用来测定表面活性剂的CMC，目前就报道文献来说，测定表面活性剂CMC如电导法，染料法【4】增溶作用法【5】表面张力法【6】和NMR【7】方法等，最常用的是表面张力测定和电导测量不同方法测定同一表面活性剂的CMC值有一定的差异，也各有特点 本文利用电导法测定了阳离子型CTAB的CMC值,研究了乙醇对CMC值的影响。2. 实验部分2.1仪器和药品： 1个150ml小烧杯 ，一个酸式滴定管，DDS-307电导率仪(上海世义精密仪器有限公司)，移液管一只（25ml）

4、，电子天平一台 分析纯十六烷基三甲基溴化铵，蒸馏水，乙醇2.2实验步骤：1. 配制母液（浓度为0.002molL 1）准确称取十六烷基三甲基溴化铵0.7290g，在150ml小烧杯中加入20ml蒸馏水溶解，转入1L容量瓶中，再用少许蒸馏水洗涤烧杯三次，洗涤液也转入容量瓶中。初步摇匀，再加蒸馏水至刻度，摇匀。2. 测定不同浓度表面活性剂的电导率 （1）用移液管准确加入20ml已经配制好的十六烷基三甲基溴化铵溶液于烧杯中，然后用碱式滴定管加入1.1ml的去离子水测定1910 - 4 molL 1十六烷基三甲基溴化铵溶液的电导率。，用滤纸擦干电极，然后插入电导率仪电极，测定该溶液的电导率，从仪器的屏

5、幕上读出该条件下的电导率，并记录下来。（3）用同样的方法，依次加入去离子水2.5ml、3.1ml、4.1 ml 、5.6ml、8.1ml、12.7ml、9.5ml、6.1 ml 、7.3ml。分别测定17.210 - 4 molL 1、15.310 - 4 molL 1、13.410 - 4 molL 1、11.510 - 4 molL 1、9.510 - 4 molL 1、7.410 - 4molL 1、6.410 - 4 molL 1、5.910 - 4 molL 1、5.410 - 4molL 1系列浓度十六烷基三甲基溴化铵溶液的电导率。加乙醇对CMC 值的影响（1）将1%浓度的乙醇溶液

6、加水稀释成0.3%的乙醇溶液，取5ml的0.3%乙醇，加入烧杯再向其中加入20ml的母液（0.002mol/mol）于烧杯中，再向烧杯中分别加入0ml，1.7ml,1.9ml,2.2ml,5.6ml,8.1ml,12.7ml,9.5ml,6.1ml,和7.3ml的0.06%的乙醇溶液并分别测量其电导率，记录在表格内。（2)取5ml的1%乙醇，加入烧杯再向其中加入20ml的母液（0.002mol/mol）于烧杯中，再向烧杯中分别加入0ml，1.7ml,1.9ml,2.2ml,5.6ml,8.1ml,12.7ml,9.5ml,6.1ml,和7.3ml的0.2%的乙醇溶液并分别测量其电导率，记录在表

7、格内。（3）将1%的乙醇稀释成0.2%的乙醇溶液，取5ml的0.2%乙醇，加入烧杯再向其中加入20ml的母液（0.002mol/mol）于烧杯中，再向烧杯中分别加入0ml，1.7ml,1.9ml,2.2ml,5.6ml,8.1ml,12.7ml,9.5ml,6.1ml,和7.3ml的0.04%的乙醇溶液并分别测量其电导率，记录在表格内.（4）将1%的乙醇稀释成0.5%的乙醇溶液，取5ml的0.5%乙醇，加入烧杯再向其中加入20ml的母液（0.002mol/mol）于烧杯，再向烧杯中分别加入0ml，1.7ml,1.9ml,2.2ml,5.6ml,8.1ml,12.7ml,9.5ml,6.1ml,

8、和7.3ml的0.1%的乙醇溶液并分别测量其电导率，记录在表格内.（5）将1%的乙醇稀释成0.4%的乙醇溶液，取5ml的0.4%乙醇，加入烧杯再向其中加入20ml的母液（0.002mol/mol）于烧杯中，再向烧杯中分别加入0ml，1.7ml,1.9ml,2.2ml,5.6ml,8.1ml,12.7ml,9.5ml,6.1ml,和7.3ml的0.08%的乙醇溶液并分别测量其电导率，记录在表格内3 结果的记录与处理3.1，同一温度不同的CTAB 的电导率的测定（已知母液浓度0.002molL 1 取20ml母液）加入水量Vm浓度c/10 - 4 molL 1电导率s/cm1.119.098.61

9、09.62.517.290.3102.03.115.386.096.34.113.481.690.85.611.577.185.28.19.571.077.612.77.460.364.99.56.453.157.16.15.949.353.07.35.445.545.5 3.12电导率对浓度的函数图象如下图所示；3.13上图图像的分析和记录，如下表所示；温度直线1直线2CMC(10 - 4mol/l)斜率截距R2斜率截距R2256.1912.990.987 2.7344.960.9829.24在温度恒定的情况下，在不考虑影响因素时，所测得的CTAB的临界胶束浓度（CMC）为9.2410 -

10、4mol/l。影响因素：与文献值相比较，用电导法测得的临界胶束浓度值与文献值有所差别的原因可能是由于溶液配制不准或配制溶液过程有气泡产生，定容不准，CTAB部分分解等原因所致；溶液温度低于实际要测得温度。3.2同一温度，加入同样的量乙醇，以不同量的CTAB分别测量电导率记录下表如示；加入的0.08的乙醇的量V/ml加入的0.1%的乙醇的量V/ml加入的0.2%的乙醇的量V/ml加入的0.04%的乙醇的量V/ml加入的0.06%的乙醇的量V/ml浓度c/molL 1加入的0.08%的乙醇的电导率ms/cm加入的0.1%的乙醇的电导率ms/cm加入的0.2%的乙醇的电导率ms/cm加入的0.04%

11、的乙醇的电导率ms/cm加入的0.06%的乙醇的电导率ms/cm000000.001685.184.688.187871.71.71.71.71.70.00158483.286.285.185.91.91.91.91.91.90.001482.181.484.283.384.12.22.22.22.22.20.001379.479.782.181.482.15.65.65.65.65.60.001173.975.477.976.277.58.18.18.18.18.10.000968.268.374.369.670.712.712.712.712.712.70.000757.356.258.1

12、57.658.39.59.59.59.59.50.000651.149.65150.450.86.16.16.16.16.10.0005547.646.247.346.647.17.37.37.37.37.30.000544.143.143.643.143.53.21数据分析与记录温度25时不同浓度的乙醇对CMC的影响3.22上述图表的记录和计算乙醇浓度直线的性质与记录CMC(10 - 4mol/l)0.04%的乙醇斜率76600斜率19970.599.0239截距5.07截距56.1716R20.99887R20.999140.06%的乙醇斜率66350斜率24617.659.1291截距1

13、0.3325截距48.4304R20.9965R20.98040.08%的乙醇斜率59580斜率24941.189.1234截距14.7575截距46.3598R20.99581R20.98340.1%的乙醇斜率68150斜率23264.719.1767截距9.7825截距50.9726R20.99712R20.967810.2%的乙醇斜率63200斜率22823.539.2866截距11.6000截距49.0961R20.99932R20.963933.23结论:乙醇的加入对CMC影响：从总体趋势上看，乙醇的加入不利于胶束形成，即增大了CMC。分析：乙醇的加入对CMC增加的原因：乙醇的极性大

14、，与水的互溶性好，加入乙醇后，溶剂的性质发生了变化，CTAB的憎水尾基与乙醇分子之间的相互作用比较强，使表面活性剂的溶解度增大，从而使CMC上升，也可能是乙醇与水分子发生强烈作用，特别是形成氢键，破坏了水的结构，使溶液的介电常数变小，削弱了表面活性剂的憎水效应和胶束形成能力，不利于胶束作用的形成，使CMC上升。注MCTAB=364.45其CMC的理论值为9.1110 - 4mol/l。4. 注意事项：1，电极在冲洗后必须擦干，以保证溶液浓度的准确，电极在使用过程中其极片必须完全浸入到所测溶液中。2，为避免气泡形成，保证表面活性剂完全溶解，影响浓度的准确性，在配制溶液时尽量减少搅拌，定容时水要沿

15、瓶壁缓缓加入。 参 考 文 献【1】崔德福药剂学M北京人民卫生出版社，2007：267【2】孙德志.赵敬中.魏西莲 ，吸附伏安法测定表面活性剂的临界胶束浓度J,分析测试学报 1994(03)【3】 Ralston A W,Hoerr CW,Hoffman E J.Studies on high molecular weight aliphatic amines and their salts. IV. Electricalc on ductivities of aqueoussolutions of thehy droch lorid esand acetates of dodecyl and

16、 octade cylamines.J.Am.Chem.Soc.,1942,64(1):97.4 MutoS, MeguroK. The determination of the C M C of surfactants in some organic solvents .Bull.Chem.Soc.Japan.,1973,46(5):1316.5 Kitahara A,I shikawa T,Tanimari S. The study on solubilization of fromits vapor press ureovern onionican dionic surfactants olution sinvarious nonpolar solcents. J. ColloidInter.Sci., 1967, 23(2):243.6 赵国玺,程玉珍,欧进国等.正离子表面活性剂与负离子表面活性剂在水溶液中的相互作用J.化学学报，1980,38(05):409.7Corno C, Platone E, Ghelli S 13C NMR analysis of po lyoxye