大学物理化学实验报告-电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度

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

日期同组者姓名史黄亮

室温 25℃气压 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·L-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·L-1的溶液(由老师配制)；

4.预热恒温水浴；

5.将·L-1的十二烷基硫酸钠溶液准确稀释成浓度为、、、、、、、、、、

和mol·L-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= kPa

浓度/molL-1G1/ms G2/ms G3/ms G平均/ms

备注： molL-1下的读数单位本为μs，此处已换算

六、数据处理

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 mol·L-1处，在用EXCEL以·L-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）。

图（二）

解得 CMC[十二烷基硫酸钠,20℃] = ×10-3 mol·L-1

与文献值的CMC[十二烷基硫酸钠,40℃] = ×10-3 mol·L-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。

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：

试问如何测出其热效应值

d c dT曲线即可

答：通过测定不同温度下的临界较束浓度，在绘制ln~

CMC

求出ΔH。

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。