1、 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和后，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（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，这种现象是测定 CMC的实验依据，也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、折光指数法和染料增溶法等。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 Lap
3、lace方程，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=2r=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，再测得不同浓度表面活性剂的水溶液的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 -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（molL）0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012
4、 0.014 0.016535 485 465 456 426 443 460 466539 479 465 454 427 444 459 463P（pa）533 488 464 451 424 442 462 465Pmax（pa）535.7 484 464.7 453.7 425.7 443 460.3 464.7 (N/m) 61.07 55.18 52.97 52.14 48.96 50.95 52.94 53.44lgc -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
5、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%和 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
6、4 5 6 7 8 9浓度（molL）0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.02K(ms/cm) 0.180 0.348 0.473 0.596 0.653 0.761 0.831 0.918 0.954 m (ms/cmmol)90 87 78.8 74.5 65.3 63.4 59.4 57.4 47.7图 1.图 2.结论：由电导率对浓度作图和摩尔电导率对浓度作图，得 CMC值为0.00909，与理论值比较得误差为 7.2%。五、结果与讨论：5.1 两种方法的比较：比较两种方法可知最大气泡压力法测得结果更明显，电导法测得结果虽不
7、如最大气泡压力法，到也可明显看出转折位置，而且电导法操作简便，只要操作规范，人为误差较小，但与理论值比较最大气泡压力法更理想，且应是表面张力对浓度作图。5.2 实验注意事项：(1)每次测定前毛细管应清洁干净，毛细管和测定管必须润洗，毛细管不能被气泡堵住也不可有污物，否则影响气泡冒出，毛细管端应与液面刚好相切。(2)气泡要缓慢均匀冒出，否则造成P 变大带来误差。(3)若溶液未测时气泡太多，可加一定量的消泡剂，切不可多加，否则影响表面张力。(4)溶液浓度要配置准确，试管要干净、干燥，每次测量时擦干电极并用待测液润洗。六、参考文献：6.1 (第五版 南京大学化学化工学院,傅献彩 沈文霞 姚天扬 侯文华 编)6.2文献值25：CMC=0.0098molL20：CMC=0.012molL30：CMC=0.0087molL
