表面活性剂临界胶束浓度的测定

实验二 表面活性剂临界胶束浓度的测定

一、实验目的

掌握电导法和表面张力法测定表面活性剂溶液的临界胶束浓度CMC的原理和方法。

二、实验原理(扫描)

具有明显“两亲”性质的分子,即含有亲油的足够长的(大于10-12个碳原子)烃基,又含有亲水的极性基团(通常是离子化的),由这一类分子组成的物质称为表面活性剂,如肥皂和各种合成洗涤剂等,表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的,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),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;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和十二烷基二甲基氯化胺;③非离子型表面活性剂,如聚氧乙烯类。 表面活性剂进入水中,在低浓度时呈分子状态,并且三三

两两地把亲油基团靠拢而分散在水中。当溶液浓度加大到一定

程度时,许多表面活性物质的分子立刻结合成很大的集团,形

成“胶束”。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),简称CMC。

临界胶束浓度是表面活性剂的重要物理性质。当表面活性剂溶

液达到临界胶束浓度后,不仅表面张力不再下降,还有很多和

表面活性剂单个分子相关的性质也发生了明显的改变。如右图

所示,溶液的电导率,渗透压,蒸气压,光学性质,去污能力

及增溶能力等随浓度的变化关系曲线都有一个明显的转折点。

通过测定表面活性剂这些物理性质的变化,可以测定CMC。本实验是采用两种方法,即电导法和表面张力法测定阴离子表面活性剂的临界胶束浓度。

电导法原则上讲仅对离子型表面活性剂使用。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CMC时,随着胶束的生成,电导率发生改变,摩尔电导率急剧下降,这样从电导率(κ)对浓度(C)曲线或摩尔电导率(Λm)-C曲线上的转折点可方便地求出CMC。同理,由表面张力与浓度(σ-c)曲线图所示,开始时σ随浓度增加而迅速下降,之后变化缓慢甚至有所上升,由曲线上的转折点可方便地求出CMC。这就是电导法和表面张力法测定CMC的依据。

三、仪器与试剂

仪器:电导率仪,表面张力测定仪,25ml容量瓶,25ml烧杯。

试剂:十二烷基硫酸钠

四、实验步骤

1. 用容量瓶精确配制浓度范围在0.5或0.1也许更好×10-3~2×10-2mol/L 8个不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液。

2. 从低浓度到高浓度依次测定表面活性剂溶液的电导率值。

3. 从低浓度到高浓度依次测定表面活性剂溶液的表面张力值。

五、数据处理

1.将测得各浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电导率按Λm=κ/C关系式换算成相应浓度C时的摩尔电导率,并将各数据列表。

2.根据表中的数据作κ-c 图和Λm- c 图,由曲线转折点确定临界胶束浓度的CMC值。

3.记录不同浓度的表面张力。

4.记录测定时的温度。

温度:

六、思考题

1.影响本实验测定的主要因素有那些?(该问题是否保留?)

2.表面活性剂临界胶束浓度的测定药剂学上有何意义?

3.电导测定法是否只适用于离子型表面活性剂?

答:是的。(补充:对于某些非离子表面活性剂,可与某些离子型材料络合后带电,再采用电导率法进行测定)


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