表面活性剂溶液临界交束浓度的测定的实验报告

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1、表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定1 实验目的1.1 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。1.2 设定两种以上实验方法测定表面活性剂溶液的CMC。2 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，在低浓度是成分散状态，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和后，进一步增加浓度时，表面活性剂分子会立刻自相缔合，即疏水亲油的集团相互靠拢，而亲水的极性基团与水接触，这样形成的缔合体称为胶束。以胶束形式存在与水中的表面活性物质是比较稳定的，表面活性物质在水中形成胶束

2、所需的最低浓度称为临界胶束浓度（critical micelle concentration,CMC）。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的转折，这种现象是测定CMC的实验依据，也是表面活性剂的一个重要特征。3. 仪器和试剂表面张力测定仪； 电导率仪； 超级恒温槽； 十二烷基硫酸钠(SDS)4 实验方法表1 实验中SDS水溶液的浓度序号0123456789浓度水0.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.0160.024.1 最大气泡法及原理： 4.1.1 原理表面活性剂溶液的表面张力

3、随浓度的变化在cmc处同样出现转折。测定液体表面张力的方法很多,本实验用最大气泡压力法。这一方法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、压力大到一定值时管端气泡破裂吹出, 压力突然下降。根据Laplace方程, 最大压力差PMax与液体表面张力及毛细管半径r有下述关系 PMax=2/r =k用同一根毛细管半径r值一定,PMax与成正比, 所以已知水的表面张力，通过测定PMax水，可求出k=PMax/水。再测得不同浓度SDS水溶液的PMax，求得对应的，通过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和四个高浓度点分别作两条

4、lgc直线，由两线的交叉点确定CMC4.1.2 步骤调节恒温水浴至25测定毛细管常数将测定管毛细管洗净，在测定管中注入蒸馏水，试管内液面刚好与毛细管管口相切，慢慢打开抽气瓶活塞，使气泡速率稳定，此时数字式微压差测量仪的最大读数约在700-800Pa之间，读取最大值三次，取平均值。测定SDS水溶液的表面张力根据上述步骤分别测定1-9号不同浓度SDS水溶液，从稀到浓依次进行。每次测量前必须用少量被测液洗涤测定管，尤其是毛细管部分，同时要保证前四组的PMax递减，后四组递增，总体呈现先减后增的趋势，如哪一组出现异常，则关掉抽气瓶活塞，重测（不用换溶液）直到数据正常。 17.5时不同浓度SDS水溶液的

5、表面张力序号12345678浓度/mol.L-10.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.02lgc/mol.L-1-2.6990-2.3979-2.2218-2.0969-2.0000-1.9208-1.8539-1.6990P/Pa542543538536528532521523522571565568402401399408406404414415416424420426平均值54153252246940140641542352.52451.65050.68045.53438.93239.41740.29141.068对c的图像对logc的图像lgc=-1.

6、828，得C=0.0149 mol.L-1。结论： 通过c曲线图，由曲线的转折点确定CMC的值为0.011124 mol.L-1。由四个低浓度点和四个高浓度点分别作两条lgc直线，由两线的交叉点确定CMC值为0.0149 mol.L-1。理论上20：CMC=0.012 mol.L-1； 25 ：CMC=0.0098 molL-1；所以在实验温度下，CMC应大于0.012 mol.L-1。我们通过c曲线图得到的数据却小于0.012 mol.L-1，但偏差不是很大。而lgc直线图得到的数据去与理论值相差较大，可见本次实验用c曲线图更准确。但在实验中由于仪器和个人的因素我们得到的数据误差比较大，可能

7、无法准确的比较两种方法的优越性。注意事项1. 每次测定前测定管、毛细管都要洁净，里面不能被气泡堵住，也不可有污染物，否则影响出气泡。2.气泡要缓慢均匀的形成，否则造成P变大带来误差。3.若溶液未测试时气泡太多，可加一滴消泡剂，不可多加，否则影响张力。4.测试时毛细管口与液面相切。5.测试完测定管与毛细管应洗净。4.2 电导法及原理：4.2.1 原理离子型表面活性剂由于CMC附近溶液结构的变化导致其电导率发生突变，则通过电导率仪测定不同SDS水溶液的电导率，做出电导率与浓度的关系图，或摩尔电导率对浓度作图，其转折点即为临界胶束浓度。4.2.2 步骤开通电导率仪和恒温水浴的电源预热20min，调节

8、恒温水槽温度至25。测定SDS水溶液的电导率将电导率仪上相对应的温度设为25，设置好电导池常数，调零。用电导率仪从稀到浓分别测定1-9号溶液的电导率，用后一个溶液荡洗存放前一溶液的容器和电极3次。各溶液 测前必须恒温10 min，测定前，电极放在待测溶液中校正后再测。每号溶液的电导率读数2次，取平均值。 17.5时不同浓度SDS水溶液的电率导序号12345678浓度/mol.L-10.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.02电导率/103us.cm-10.1830.3530.5050.6280.7320.8300.9241.155摩尔电导率/Sm2moL-10.

9、09150.08830.08420.07850.07320.06920.06600.0578电导率对浓度的图像摩尔电导率对浓度的图像结论：作c曲线得到的临界胶束浓度为0.008044 mol.L-1，通过作mc曲线得到的临界胶束浓度为0.013459mol.L-1，与理论值都相差比较大。但实际图上转折点都不明显，只是一个估计的数值。注意事项1. 待测溶液要恒温10分钟。2. 装液容器要干净、干燥，用后一个溶液洗涤存放前一溶液的容器和电极3次。3. 测定前，电极放在待测溶液中校正后再测。结果与讨论(两种方法的比较)最大气泡法c曲线图得到CMC=0.011124 mol.L-1，lgc直线得到-1

10、。电导法作c曲线得到CMC=0.008044 mol.L-1，作-1，比较两种方法可以知道最大泡得到的转折点比较明显，而电导法的转折点不明显，但电导法的实验操作比较简单，而且只要操作规范，人为误差比较小。在本次实验中我们测得的数据误差都很大，可以说是实验是失败了，在最大泡法中蒸馏水的最大压差为500多Pa与理论值700-800Pa相差很大，气泡较多，影响表面张力。测电导时溶液也没有恒温溶液10 min。实验小结： 通过本次实验，我学会了运用不同的方法测定CMC，并学会了比较两种方法的优缺点，学会了如何做图。参考文献：陈芳，物理化学实验，武汉理工大学出版社，2011.1 傅献彩，沈文霞，姚天扬，侯文华，物理化学（第五版）下册。 教育出版社2010.文献值：20摄氏度时：CMC=0.0125mol/L; 25摄氏度时：CMC=0.0098mol/L; 30摄氏度时：CMC=0.0087mol/L;