临界胶束浓度(CMC)的测定

一、实验目得

（1）掌握用电导法测定表面活性剂CMC得方法

（2）掌握电导率仪得使用

二、实验原理

SAA溶液得许多物化性质随着胶束得形成而发生突变,因此临界胶束浓度(CMC)就是SAA表面活性得重要量度之一。测定CMC,掌握影响CMC得因素对于深入研究SAA 得物理化学性质十分重要。

CMC就是在一定温度下某SAA形成胶束得最低浓度。通常以mol/L或g/L表示之。一般离子SAA得CMC大致在10-2-10-3mol/L之间,非离子SAA得CMC则在10-4mol/L以下,CMC就是衡量SAA得表面活性与SAA应用中得一个重要物理量。因为CMC越小,则表示此种SAA形成胶束所需浓度越低,因此改变表面性质,起到润湿,乳化,增溶,起泡等作用所需得浓度也越低。

右图表面一典型得SAA水溶液得物理化学性质随C变化得关系。

可明显瞧出:在所有物理性质得变化中皆有一转折点。而此较转折点又都在一个不大得范围内;这就说明表面现象(表面张力及界面张力随浓度变化有转折点)。与内部性质(如当量电导、渗透压、以及去污浊度等)有统一得内在联系。

离子型SAA就是由亲水得无机离子与亲油得有机离子构成得离子化合物,如同典型得无机盐一样,其在稀水溶液中分别以正负离子形式存在。因而在稀水溶液中,电导率随C上升,但到达一定浓度后,出现一转折点,直线逐渐变缓。

三、实验仪器、药品

仪器:电导率仪烧杯(100ml、7个) 温度计(2支)

容量瓶(250ml,7只)

药品:SAA(1631)、蒸馏水

四、实验步骤

1、分别配制1631 得水溶液浓度为:4、00X10-4、5、140X10-4、6、70X10-4、8、20X10-4、

10、85X10-4、13、6X10-4、16、54X10-4mol/L得溶液各250ml

2、将其在25℃、30℃、35℃恒温→测定各溶液得电导率(由稀→浓)→取3次测量值得平均

值

3、作K-C曲线

4、由K-C曲线求不同t下得CMC值

五、药品常数

十六烷基三甲基溴化铵(1631):就是阳离子SAA、分子式:C16H33(CH3)3NBr

分子量:364、446 熔点:250-237℃,水溶性:13g/L(20℃)

性质:呈白色或浅黄色结晶至粉末状,易溶于异丙醇、可溶于水、振荡时产生大量泡沫,具有优良得渗透、柔化、抗静电、生物降解性及杀菌消毒等功能。

用途:橡胶、硅油与沥青乳化剂、纤维得抗静电剂,护发素得调理剂、相转移催化剂、乳液起泡剂、表面活性剂

六、实验注意事项

1、准确称取1631药品,应用已洗净、干燥得烧杯,并编好号码;称取得物质质量应与各浓度

对应,偏差不应太大。

2、配制个溶液时,应先在烧杯中加入较少量得水将1631溶解,后移入容量瓶中定容

3、恒温时,各温度段范围内偏差不应>0.5℃且测量温度时最好用同一支温度计且测定试样

得温度为准。装试样得烧杯也应先洗净、干燥。

4、数据应用Origin软件处理,准确度较高。

5、使用电导率仪时,应按使用说明使用,测不同温度下得试剂,都要牢记调节温度与常数。

6、测电导率时,应从稀浓度试样依次测到高浓度试剂,可减少浓度得影响,还可节约时间。

七、实验数据处理与分析

（一）实验数据处理:

十六烷基三甲基溴化铵(1631):M=364.446 g/mol

则有各编号得试样浓度:C=n/V=m/(M。V),M=364、446,V=0.250L

试样浓度计算结果见原始数据表;通过作K-C曲线(K为三次电导率测定得平均值),如各温度下得K-C图可得:

25℃时,1631水溶液得CMC为9、276736X10-4mol/L

30℃时,1631水溶液得CMC为9、441135X10-4mol/L

35℃时,1631水溶液得CMC为9、636459X10-4mol/L

（二）实验数据分析

（1）从实验数据与K-C图可瞧出,在所测得系列稀溶液中,电导率随1631得浓度增加而上升,但达到一定浓度(CMC)后,电导率上升得趋势逐渐变缓;同一浓度下,不同温度时,电导率之间没有明显规律。

（2）从CMC-温度图中,可得。温度升高,CMC亦升高。

八、思考题

1、或临界胶束浓度得方法还有哪些？对同一种SAA,用不同得方法测出得CMC就是否相

同？为什么？

答:求CMC得方法还有:表面张力法、染料增溶法、光散射法等。、

对于同一种SAA,用不同得方法测出得CMC也不相同,因为SAA得一些物理化学性质有胶束形成前后发生突变,可以借助此类变化来做SAA得CMC所在,但就是不同得物理性质与化学性质,对SAA浓度得变化得响应范围与灵敏度有所不同,从而会导致用不同方法测同一物质得CMC不相同。

2、有些表面活性剂水溶液得浓度——电导率曲线转折点不明项,如何求出CMC？

答:从数据与K-C图中可知,电导率随SAA得浓度增大而上升,但达到一定浓度后,(大致处于曲线得第4-5点之间),直线逐渐变缓,即电导率上升得趋势变缓,可用Origin软件,作2,3,4三点连线得趋势延长线,与5,6,7三点连线得趋势延长线,两趋势延长直线得交点所对应得SAA浓度即为该SAA在该T下得CMC。

3、表面活性剂在水溶液中为什么产生正吸收？

答:若溶质在溶液表面层得浓度大于其在溶液体内得浓度时,则称发生正吸附,也就就是表面活性剂在溶液表面层聚集得现象——正吸附

因为SAA具有两亲结构(亲水基、疏水基),当SAA溶解在水中时,SAA分子会现在水溶液得表层聚集,亲水亲朝向水溶液中,疏水基朝向空气,当SAA浓度较低时,SAA几乎完全集中在溶液表层形成单分子层,降低溶液表面层得表面张力,从而产生了正吸附

4、临界胶束浓度与那些因素有关？

答:(1)结构因素:①碳链得长度,CMC随疏水基碳链得增长而降低,②支链得影响,当疏水基连结构有支链存在,CMC增大;③亲水基得种类:亲水基得急性增大,CMC也增大:-SO3Na,-SO4Na>-COONa,-PO4Na>-O-,-OH;亲水基多,CMC增大④极性基团得温志:极性基团越靠近C链中间位置,CMC越大,⑤混合SAA,由于分子间相互作用产生协同效应,其CMC 较单一SAA得低

（3）环境因素:①T:对离子型SAA,T升高,CMC升高,②反离子价数及极性③电解质,在离子型SAA中,加电解质,一方面有同离子效应,中与一部分电荷,另外降少水化率,使CMC下降,④长链有机物:加入长链得有机物(如醇、酰胺等),能吸附在胶束多层,减少

胶束化所需得功,减少离子在胶束中得斥力。⑤水结构改进剂:(如尿素、乙醇,甲酰胺等),能破坏水结构,使CMC增大。

九、心得体会

1、在实验中,烘干烧杯就是为了减少因为少量水份对已配得溶液稀释而引起得误差,因为此

实验就是通过测不同浓度得SAA得电导率来求CMC;在测电导率K时,应从稀浓度依次测到高浓度溶液,其间电极不用洗净如润洗,因为从低到高浓度时低浓度液体对高浓度液体得稀释很少,可忽略不计,又可节约实验操作时间。

2、同一温度下,1631得浓度越大,K就越大,就是因为浓度增大了,电离出得离子就增多,

自然电导率就增大了;

从实验中CMC与T得关系就是T升高CMC也增大,此结论与影响CMC得环境因素中温度一则就是相一致得,温度升高了,分子运动加剧,开始时形成得胶束可能会被破坏,只有增加SAA浓度,才能形成更牢固得胶束,所以CMC也就较低温度时得大了。