1、物理化学实验报告院系 化学化工学院 班级 化学 061 学号 13 姓名 沈建明 实验名称 电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度 日期 2009.5.10 同组者姓名 史黄亮 室温 25 气压 101.1 kPa 成绩 一、目的和要求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、基本原理1. 表面活性剂是一类具有“两亲” 性质的分子组成的物质，其分子由极性和非极性两部分组成。按离子的类型可分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂三大类；2. 当表面活性剂溶于水中后，不但定向地吸附在水溶
2、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)； 3. 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。图 2 胶束的球形结构和层状结构4. 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 表示。在 CMC 点上，由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质与浓度的关系曲线出现明显转折，如下图所示 。图 3 25时十二烷基硫酸钠水溶液的物理性质和浓度关系5. 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值，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
3、水溶液在该温度下的临界胶束浓度。三、仪器、试剂DDS-320 型电导率仪 1 台DJS-1C 型铂黑电极 1 支SC-15A 数控超级恒温槽 1 台容量瓶(50mL) 3 只移液管(5mL) 1 支移液管(10mL) 1 支氯化钾(分析纯)十二烷基硫酸钠(分析纯) 蒸馏水四、实验步骤1. 了解和熟悉 DDS-320 型电导率仪的构造和使用注意事项;2. 用电导水或重蒸馏水准确配制 0.01molL-1 的 KCl 标准溶液(由老师配制)；3. 十二烷基硫酸钠在 80烘干 3 小时后，用电导水或重蒸馏水准确配成0.020molL-1 的溶液(由老师配制)；4. 预热恒温水浴；5. 将 0.020
4、molL-1 的十二烷基硫酸钠溶液准确稀释成浓度为0.002、0.004、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.012、0.014、0.016、0.018 和 0.020 molL-1 的溶液各 50ml(由于容量瓶有限，以三个浓度的溶液为一组，分四组完成)；6. 用电导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极及容器 3 次以上，各溶液测定前需恒温 10min);7. 每个溶液的电导率读数 3 次，取平均值；五、原始数据T=25 P=101.1 kPa浓度/molL -1 G1/ms G2/ms G3/ms G 平均 /ms0.00
5、2 0.1629 0.1630 0.1631 0.1630 0.004 0.308 0.309 0.309 0.309 0.006 0.427 0.428 0.429 0.428 0.007 0.483 0.484 0.486 0.484 0.008 0.542 0.542 0.543 0.542 0.009 0.588 0.588 0.589 0.588 0.010 0.637 0.637 0.637 0.637 0.012 0.709 0.709 0.710 0.709 0.014 0.793 0.793 0.793 0.793 0.016 0.871 0.871 0.872 0.871
6、0.018 0.964 0.964 0.965 0.964 0.020 1.027 1.027 1.027 1.027 备注：0.002 molL -1下的读数单位本为 s，此处已换算六、数据处理G平 均 /ms0.000.200.400.600.801.001.200.000 0.003 0.006 0.009 0.012 0.015 0.018 0.021图（一）因为实验所得结果的转折点不明显，采用如下方法：先从图（一）粗略估计出转折点在浓度为 0.009 molL-1 处，在用 EXCEL 以0.009molL-1 点为转折点画出两条直线，再根据所得方程求解转折点浓度（近似估计） 。电
7、导 -浓 度y = 60.725x + 0.0548y = 40.206x + 0.230.00.20.40.60.81.01.20.000 0.003 0.006 0.009 0.012 0.015 0.018 0.021浓 度电导图（二）解得 CMC十二烷基硫酸钠 ,20 = 8.53810 -3 molL-1与文献值的 CMC十二烷基硫酸钠 ,40 = 8.710 -3 molL-1 相比偏差不是很大。七、思考题1. 若要知道所测得的临界胶束是否准确，可用什么实验方法验证之？答：可以通过其他试验方法测定同温度下的 CMC，比较检验该方法测得的 CMC 是否准确。如表面张力法或紫外光谱法等
8、。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： 2lnCMdcHTR试问如何测出其热效应值？答：通过测定不同温度下的临界较束浓度，在绘制 曲线即lnCMdcT可求出 H。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，因为本实验时采用电导法测电导与浓度变化关系的转折点来确定临界胶束浓度，非离子型表面活性剂可导电的离子少，不能用电导法测，可以用表面张力和渗透压法测。八、实验总结该实验操作和数据处理较简单，原理部分也较容易理解，因此在试验过程中没有遇到难处。希望老师以后可以讲解些其他测定物质 CMC 的方法。九、注意事项1. 稀释十二烷基硫酸钠溶液时，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度。
