表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定

发布时间：2020-05-26 11:35:45 来源：文档文库

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表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定

一、实验目的及要求

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、设计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,在低浓度时呈分散状态,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与后,浓度在增加时,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。以胶束形式存在于水中的表面活性物质就是比较稳定的。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(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,这种现象就是测定CMC的实验依据,也就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、折光指数法与染料增溶法等。

三、仪器与试剂

表面张力测定仪、电导率仪、超级恒温槽、十二烷基磺酸钠一系列浓度的溶液。

四、实验方法

4、1、最大气泡压力法及原理

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,本实验用最大气泡压力法测,这一方法就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,压力达到一定值时管端气泡破裂吹出,压力突然下降,根据Laplace方程,

大压力差△Pmax与液体表面张力σ及毛细管半径r有下述关系,△Pmax=2σ／r=kσ。

用同一根毛细管半径r值一定,△Pmax与σ成正比,所以已知水的表面张力,通过测定△Pmax水,可求出k=△Pmax／σ水,再测得不同浓度表面活性剂的水溶液的△Pmax,求得对应的σ,通过σ对表面活性剂的浓度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与四个高浓度点分别作σ-lgc直线,由两线的交叉点确定CMC、

4、1、1 实验数据及处理

表1、压力差于浓度的关系

序号	1	2	3	4	5	6	7	8
浓度(mol·L)	0、002	0、004	0、006	0、008	0、01	0、012	0、014	0、016
△P(pa)	535	485	465	456	426	443	460	466
	539	479	465	454	427	444	459	463
	533	488	464	451	424	442	462	465
△Pmax(pa)	535、7	484	464、7	453、7	425、7	443	460、3	464、7
σ (N/m)	61、07	55、18	52、97	52、14	48、96	50、95	52、94	53、44
lgc	-2、6989	-2、3979	-2、2218	-2、0969	-2、0000	-1、9208	-1、8538	-1、7959

图1、

图2、

结论: 由表面张力对浓度作图,如图1,得出CMC值为0、00963,图2,得出两条直线交点值为CMC值0、01053,与理论值比较得误差分别为1、7%与7、4%。

4、2 电导法及其原理

对于离子型表面活性剂,当溶液浓度很稀时,电导的变化规律与一般强电解质相似,表面活性剂完全解离为离子,随着温度上升,电导率近乎直线上升,但当溶液浓度达到临界胶束浓度时,随着胶束的形成,胶束定向移动速率减慢,K仍随着浓度增大而上升,但变化幅度减小,摩尔电导率也急剧下降,利用K-C曲线的转折点求CMC或利用摩尔电导率对浓度C作图,转折点即CMC值。

4、2、1 实验数据及处理

表2、电导率与浓度的关系

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
浓度(mol·L)	0、002	0、004	0、006	0、008	0、01	0、012	0、014	0、016	0、02
K(ms/cm)	0、180	0、348	0、473	0、596	0、653	0、761	0、831	0、918	0、954
Λm (ms/cm·mol)	90	87	78、8	74、5	65、3	63、4	59、4	57、4	47、7