电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度

1、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： 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10个碳原子）烃基，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：如羧酸盐（肥皂，C17H35COONa），烷基硫酸钠（十二烷基硫酸钠，CH3(CH2)11SO

2、4Na），烷基磺酸盐（十二烷基苯磺酸钠，CH3(CH2)11C6H5SO3Na）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)2HCl）和十二烷基二甲基氯化胺（RN(CH3)2Cl）。3、非离子型表面活性剂：如聚氧乙烯类（R-O-(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，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

3、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 25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型铂黑电极 移液管(5mL，10mL，20mL，50mL) 恒温水浴 十二烷基硫酸

4、钠(分析纯)烧杯 试管（大） 四、实验步骤1、将0.020molL-1的十二烷基硫酸钠溶液准确稀释成浓度分别为0.002,0.006,0.007,0.008,0.009,0.010,0.012,0.014,0.016,和0.018 molL-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25；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10min，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、实验结束后用蒸馏水洗净试管和电极。五、数据记录与处理1、列表记录

5、实验数据：恒温水浴温度为25类别电导率浓度第一次第二次第三次电导率平均值0.0020.0400.0400.0400.0400.0040.0500.0500.0600.0530.0060.0700.0700.0700.0700.0070.0700.0800.0800.0770.0080.0800.0800.0800.0800.0090.0900.0900.0900.0900.0100.1000.1000.1000.1000.0120.1000.1000.1100.1030.0140.1100.1000.1100.1070.0160.1300.1300.1300.1300.0180.1300.14

6、00.1400.1370.0200.1600.1600.1600.160（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

7、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：25时，十二烷基硫酸钠的CMC为0.007 mol/L。重新配制浓度分别为0.006 mol/L、0.008 mol/L的十二烷基硫酸钠溶液各100mL，用电导率仪测定两溶液在25时的电导率分别为k1、k2，实验已测得浓度为0.007mol/L十二烷基硫酸钠溶液在25时的电导率为k，则rk1=k-k1，rk2=k2-k，若rk1rk2，而且相差较大，则证明所测得的临界胶束浓度是准确的。2、 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：dlnCMCdT=-rH（2RT2）

8、,试问如何测出其热效应rH值？答: 对dlnCMCdT=-rH（2RT2）积分得: ln(CMC2/CMC1)= rH*(1/T2-1/T1)(2R)分别测定溶解的表面活性剂在温度为T1 、T2时的CMC1 、CMC2，代入上述积分式，R为摩尔气体常数，即可求出其热效应rH值。3、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：不能，电导法测量表面活性剂临界胶束浓度的原理是：离子型表面活性剂在水中电离，生成离子可以导电，随着表面活性剂浓度的增加，电导率直线增大。但离子型表面活性剂分子生成胶束后，由于胶束比表面活性剂分子大得多，在水中移动慢得多，故电导率虽仍随着表面活性剂浓度的增大而增大，但增大的幅度（即直线斜率）变