电导法测十二烷基硫酸钠cmc及温度和醇对cmc的影响

青岛科技大学
电导法测十二烷基硫酸钠cmc及温度和醇对cmc的影响
设计性实验
学生姓名：吴燕华
学号：1202010507
学院：化学与分子工程学院
专业：应用化学
班级：125
电导法测十二烷基硫酸钠cmc及温度和醇对cmc的影响作者：吴燕华单位：化学院应化125班
摘要：利用电导法测十二烷基硫酸钠（SDS），主要是依据溶液的电导率在表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）值前后发生突变来进行测定的。

本实验为设计性实验，首先查得25℃和40℃是SDS的理论值，在理论值基础上配置不同浓度的SDS溶液，改变温度，醇加入量测定其电导率，利用κ-c曲线法测得各个电导率。

经过处理得出结论：SDS的CMC随温度升高而降低，随醇加入量而变大。

关键词：电导法 SDS 温度醇加入量临界胶束浓度CMC
一．引言：表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。

在水性体系中，极性基团是一些亲水基，非极性的是亲油基。

在非水性体系中，极性基团是亲水基，非极性的是亲油基。

表面活性剂是一类具有“两性”性质的物质，可以显著改变体系表面的性质，在许多领域都有广泛应用，如：在纺织工业中做洗涤剂，均染剂和分散剂，在石油工业作为驱油剂提高原油采收率或进行油田杀菌等。

而临界胶束浓度会使体系的性质发生突变，因此研究表面活性剂的临界胶束浓度对于表面活性剂在化学化工方面的应用有着非常重要的作用。

二．仪器与试剂：
仪器：DDS－11A型数显电导仪一台，恒温水浴一台，1000ｍｌ容量瓶一个，100ｍｌ容量瓶10个，1ml，5ml，25ml移液管，洗耳球2个，胶头滴管2个，1000ml 烧杯１个，玻璃棒，分析天平，超声波仪。

试剂：十二烷基硫酸钠（干燥），乙醇（分析纯），蒸馏水，其它。

三．实验原理：
表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。

这一类分子既含有亲油的足够长的烷基 (大于10个碳原子)，又含有亲水的极性基团(离子化的)，如肥皂和各种合成洗涤剂等。

表面活性剂都是由极性和非极性两部分组成的，若按离子的类型来分，可分为以下三类
（1）阴离子型表面活性剂如羧酸盐（如肥皂，C17H35COONa）、烷基硫酸盐［如十二烷基硫酸钠,CH3（CH2）11SO4Na］、烷基磺酸盐［十二烷基苯磺酸钠，
CH3(CH2)11C6H5SO3Na］等。

（2）阳离子型表面活性剂主要是铵盐，如十二烷基二甲基叔铵
［CH3(CH2)11N(CH3)2］和十二烷基二甲基氯化铵［CH3(CH2)11N(CH3)2Cl］。

(3) 非离子型表面活性剂如聚氯乙烯类。

由于表面活性剂具有双亲结构，分子有自水中逃离水相而吸附于界面上的趋势，但当表面吸附达到饱和后，再增加浓度时，表面活性剂分子无法再在表面上进一步吸附，这时为了降低体系能量，活性剂分子会相互聚集，形成胶束，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开始形成胶束的浓度（或形成胶束所需的最低浓度）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)同浓度的关系
曲线出现明显的转折。

因此，通过测定溶液的某些物理性质的变化，可以测定CMC。

电导法是适用于测定离子型表面活性剂临界胶束浓度的方法。

测定表面活性剂溶液不同浓度时的电导率，作电导率或摩尔电导率对浓度的关系曲线，其转折点的浓度即为表面活性剂的临界胶束浓度，
四．实验内容：
１.初始温度：利用恒温水浴设定温度25℃，测定十二烷基硫酸钠的CMC。

２.在25℃条件下测定醇加入量对SDS的CMC的影响。

３.调节恒温水浴，每次递增5℃至40℃，测定CMC。

五．实验步骤：
1. 打开电导仪电源，预热15分钟。

2. 准确称量干燥的十二烷基硫酸钠(SDS) 5.7678g溶于干燥的100ml烧杯中，加入蒸馏水搅拌溶解。

待冷却到室温后转入1000ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，定容做母液备用，此母液浓度为0.020mol·L-1 。

3. 用移液管分别准确移取母液0、20、30、35、38、40、42、44、48、50、55、60ml于12个100ml容量瓶中，用去离子水定容，准确配制0，0.004，0.006，0.007，0.0076，0.008，0.0084，0.0088，0.0096，0.010，0.011，0.012mol·L-1的十二烷基硫酸钠溶液各100 ml。

由稀到浓依次编号为1-12。

4. 调节恒温槽水温至25℃.
5. 用蒸馏水淌洗电导池和电导电极三次（注意不要直接冲洗电极，以保护铂黑），再用待测液淌洗3次，向电导池中加入适量的0.004mol·L-1待测液，插入电导电极，恒温十分钟。

6. 将电导率仪的“量程选择”旋钮扳到最大测量挡，将“校正—测量”开关扳到“校正”位置，将“温度补偿”调到25℃。

根据电极上标明的电极常数，调节“常数校正”旋钮至10.34。

7. 将“校正—测量”开关扳到“测量”位置，调节“量程选择”旋钮,根据仪器显示数字的有效数字确定适当量程。

此时，所显示的数值为该溶液电导率。

8. 将“校正-测量”开关扳到“校正”位置，倒掉电导池中的溶液，用下一个较浓十二烷基硫酸钠的溶液(0.006 mol·L-1)淌洗电导池和电导电极三次，向电导池倒入适量该溶液，插好电极，恒温15min后，按步骤6和7测定其电导率。

如此按由稀到浓的顺序，测定其他浓度（0.006，0.007，0.0076，0.008，0.0084，0.0088，0.0096，0.010，0.011，0.012）十二烷基硫酸钠溶液的电导率。

9. 用去离子水将电导池和电导电极洗净，按步骤6和7测水的电导率。

10.在测定25℃下不同浓度的溶液电导率后，在该浓度溶液基础上依次添加0.2、0.4、0.6、0.8、1.0ml乙醇（在同一溶液中依次添加），每次添加乙醇后测定此时溶液的电导率。

11.调节恒温水浴升温，按5-9步骤测定在30℃、35℃、40℃下上述系列浓度梯度的SDS溶液和去离子水的电导率。

11. 测量结束后，把电极浸泡在蒸馏水中。

关闭电导率仪和恒温水槽。

12.实验结束后，分别作出κ-c曲线，找出各个情况下的CMC值。

13.比较各个情况的CMC值与25℃时的CMC值的差别，得出变化规律。

六．注意事项
1. 电极不使用时应浸泡在蒸馏水中，用时用滤纸轻轻沾干水分，不可用纸擦拭 电极上的铂黑（以免影响电导池常数）。

2. 配制溶液时要特别小心，避免泡沫产生，加水时沿着壁慢慢加，定容过程中待泡沫消除后再定容，且要避免剧烈震荡以减少气泡的产生。

4.电导率的国际单位应为S.m-1，此种仪器面板上的单位为ms.cm-1。

七．数据记录与处理
1.将不同温度不同浓度下的电导率填入表中。

2 计算各浓度的十二烷基硫酸钠水溶液摩尔电导率。

3.做κ-c 图，由曲线转折点确定临界胶束浓度CMC 值。

表1 不同浓度SDS 溶液所需母液的体积
表2 不同温度下SDS 溶液的电导率
序号 浓度mol/L κ(us/cm)
25℃ 30℃ 35℃ 40℃
1 0 0.00
2 0.00
3 0.00
4 0.006
2 0.004 0.318 0.382 0.417 0.463
3 0.006 0.433 0.519 0.568 0.633
4 0.007 0.49 0.583 0.634 0.727
5 0.007
6 0.521 0.623 0.671 0.755
6 0.008 0.542 0.64 0.694 0.778
7 0.0084 0.559 0.667 0.739 0.809
8 0.0088 0.581 0.678 0.755 0.83
9 0.0096 0.612 0.721 0.804 0.865
10 0.01 0.64 0.747 0.83 0.91
11 0.011 0.676 0.8 0.88 0.964
12 0.012 0.711 0.844 0.927 1.023
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 V 母液/ml 0 20 30 35 38 40 42 44 48 50 55 60 浓度
c/mol/L 0 0.004 0.006 0.007 0.0076 0.008 0.0084 0.0088 0.0096 0.01
0.011 0.012
图1 不同温度下各溶液的电导率值
从图１中可以看出在25℃、30℃、35℃、40℃下十二烷基硫酸钠水溶液的临界胶束浓度（CMC）分别为0.00788mol·L-1 ，0.00816mol·L-1 ，0.00828mol·L-1 ，0.00844mol·L-1 ．
表3 25℃下加入不同浓度乙醇时各溶液的电导率
浓度/mol/L 加入乙醇的量/ml
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.004 0.318 0.314 0.307 0.298 0.29 0.282 0.006 0.433 0.426 0.415 0.408 0.397 0.386 0.007 0.49 0.482 0.472 0.46 0.446 0.437 0.0076 0.521 0.514 0.503 0.49 0.476 0.465 0.008 0.542 0.535 0.523 0.509 0.496 0.484 0.0084 0.559 0.556 0.542 0.529 0.518 0.505 0.0088 0.581 0.575 0.56 0.546 0.535 0.52 0.0096 0.612 0.601 0.59 0.577 0.564 0.551 0.01 0.64 0.628 0.613 0.599 0.586 0.571 0.011 0.676 0.667 0.651 0.638 0.624 0.608 0.012 0.711 0.705 0.691 0.677 0.662 0.656
图2 随乙醇浓度增加SDS的电导率变化
25℃下各浓度SDS溶液的电导率变化
八．结果与讨论：
文献值 SDS在25℃下的CMC是0.0082mol/L,在40℃下的CMC是0.0086mol/L。

实验结果见图１、２，由图可明显看出，随温度升高SDS溶液的CMC值逐渐变小，随乙醇加入量的增加SDS溶液的CMC值变大。

由于实验条件及人为操作的不准确，实验结果出现了与文献值的误差，但SDS
随温度、乙醇加入量的变化趋势与理论一致。

九．分析结果
误差分析：
1.配制溶液浓度时，由于有气泡的产生影响了实验的准确度，会影响κ-c作图。

2.因为温度对电导率有影响，所以实验过程中温度的波动对实验结果有影响。

3.读数有误差。

十．结论。

⑴温度对SDS的CMC的影响：在25℃-40℃范围内，随温度的升高，CMC的影响都不大，呈微弱的上升趋势。

⑵乙醇加入量对CMC的影响：在实验范围内，随乙醇加入，CMC有增大的趋势，但影响不大。

十一．参考文献：
⑴王果庭、沈钟胶体与界面化学【M】北京:化学工业出版社.1991、305
⑵段世峰、谭逸玲界面化学【M】北京：高等教育出版社.1990、224
⑶程传煊表面物理化学【M】北京：科学技术文献出版社.1995、605
⑷蒋萍如、白雯表面活性剂临界胶束浓度的研究【J】.。