测定十二烷基三甲基溴化铵表面活性剂的临界胶束浓度
表面活性剂临界胶束浓度的测定实验报告
表面活性剂临界胶束浓度的测定实验报告实验目的：本实验旨在通过对表面活性剂水溶液的浓度与临界胶束浓度进行测定，探究表面活性剂分子的聚集结构及其对界面性质的影响，为后续的表面化学研究提供基础实验数据。
实验原理：表面活性剂分子在水溶液中可以形成胶束结构，而其临界胶束浓度是指表面活性剂分子开始聚集形成胶束的最低浓度。
当浓度大于临界胶束浓度时，则会出现大量表面活性剂分子的聚集，形成胶束结构。
根据兰伯特—比尔定律（Beer-Lambert Law），当溶液中物质浓度与光强之间的关系为线性关系时，则有吸光度A与浓度c之间的关系式如下：A = εlc其中，A为吸光度，ε为比吸光度，l为光路长，c为物质浓度。
而临界胶束浓度就是吸光度和浓度之间的拐点。
实验步骤：1.取一定比例的表面活性剂，加入稀释液中，调整其浓度分别为0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 mM。
2.每次测量添加2μL红外染料，干燥后加入回收液中，取出60μL至一100μL石英吸光比色皿中，用超净水升至一定体积。
3.使用紫外-可见分光光度计测量样品吸光度，记录下吸光度与浓度之间的关系曲线。
实验结果：在使用紫外-可见分光光度计测量并计算样品吸光度时，可以得到不同浓度下的表面活性剂水溶液的吸光度数值。
利用上述公式，可以将吸光度与浓度之间的关系转化为直线并求出直线交点。
根据实验结果，可以得到表面活性剂的临界胶束浓度约为2.86mM。
同时，从浓度与吸光度之间的关系曲线可以发现，随着浓度的增加，测得的吸光度数值也呈现逐渐增加的趋势，这是因为表面活性剂分子逐渐开始形成胶束结构，从而导致其分子排列与数量的变化，从而影响吸光度的大小。
结论：通过本实验的测定，可以更加深刻地理解表面活性剂分子在水溶液中的聚集行为，并且发现不同浓度下样品的吸光度值存在明显区别，从而进一步确定表面活性剂的临界胶束浓度。
这一理论研究在表面化学领域中有着重要的应用价值。
电导法与最大压差法测表面活性剂临界胶束浓度实验比较
实验 技 术 与 方 法
电导 法与最大压差 法测表面活性剂 临界胶束 浓度 实验 比较
张 志 庆 ，王 芳 ，任 超
（ 中 国石 油 大 学 （ 华 东）化 学 系， 山东 青 岛 ２ ６ ６ ５ ８ ０ ）
摘
要： 采 用 电导 法 和最 大 压 差 法 分 别 测 定 十二 烷 基 硫 酸 钠 、 十二 烷 基 苯 磺 酸 钠 、 十 二 烷 基 三 甲基 溴 化 铵 、 十
四烷 基 三 甲基 溴 化 铵 和 十 六 烷 基 三 甲基 溴 化 铵 ５种 表 面 活 性 剂 的 临 界 胶 束 浓 度 （ Ｃ ＭＣ） 。实 验 结 果 表 明 ， 电 导 法 测 离 子 型 表 面 活 性 剂 的临 界 胶 束 浓 度 较 最 大 压 差 法 更 为 准 确 ， 更适合作为本科实验为学生开设 。 关键 词 ： 表面活性剂 ； 临 界 胶 束 浓 度 ；电 导 法 ； 最 大 压 差 法
中图分类号 ： Ｔ Ｑ４ ２ ３ ； Ｇ ６ ４ ２ ． ４ ２ ３ 文献 标 志 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ２ — ４ ９ ５ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ４ ４ ０ ２
电导率法测定表面活性剂的临界胶束浓度
第12卷 第6期1997年12月电导率法测定表面活性剂的临界胶束浓度邹 耀 洪(常熟高等专科学校化学系 江苏215500)物化实验中测定表面活性剂临界胶束浓度(CMC)常用表面张力法[1],但精确测定表面活性剂水溶液的表面张力受到一些限制,如毛细管升高法中要准确地测定毛细管的半径、溶液的密度以及溶液对玻璃的接触角;滴体积法和滴重法需要知道校正因子;拉环法较难掌握表面平衡且不易恒温;最大气泡法溶液会强烈起泡。
为此,笔者在长期教学实践中用电导率法测定离子型表面活性剂的CMC,取得了方法简便、结果可靠的效果。
电导率法测定阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CM C 的结果如表1和图1。
表1 十六烷基三甲基溴化铵水溶液的电导率十六烷基三甲基溴化铵水溶液浓度c 10-4/(mol dm -3)电导率 10-4/(s m -1)T =298 2K T =303 2K T =308 2K2 6026 330 032 74.0141.345.148.75.4155.360.067.06.7071.278.087.28.1982.391.9100.910.8598.0111.0124.713.68103.9118.5133.616.54111.1128.0147.7图1 从电导率 浓度关系曲线求CMC1. 依据和方法十六烷基三甲基溴化铵为阳离子表面活性剂,其稀水溶液与强电解质稀溶液具有相同的导电规律,摩尔电导率 m 与c (c 为溶液的量浓度)、电导率 与c 均成线性关系。
本实验用电导率仪测定一系列不同浓度十六烷基三甲基溴化铵稀水溶液的电导率 ,作图确定 c 直线的转折点,从其对应的浓度求得CMC 。
该方法简单方便,实验结果准确,重复性好。
三个温度下测得的CMC 分别为9 18 10-4mol dm -3(T =298 2K)、9 20 10-4mol dm -3(T =303 2K)、9 23 10-4mol dm -3,均与文献值相同[2]。
ctab的临界胶束浓度
ctab的临界胶束浓度
CTAB（十六烷基三甲基溴化铵），是一种阳离子表面活性剂，常用于分子生物学实验，如核酸的提取和纯化，因为它能够破坏膜脂并沉淀脱氧核糖核酸。
CTAB的一个重要性质是它能在溶液中形成胶束。
胶束形成时所对应的表面活性剂浓度称为临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration，CMC）。
CTAB的CMC会受到溶液中的其他成分（如盐类或有机溶剂）、温度和压力等因素的影响。
在纯水中，CTAB的CMC一般在0.9至1.0 mM（毫摩尔每升）范围内，但这个值在不同的条件下会有所变化。
例如，增加溶液的盐浓度通常会降低CTAB的CMC，因为盐类增加了水溶液中的离子强度，从而减少了CTAB分子间的静电排斥力，使得胶束更容易形成。
实验室中确定CTAB的CMC通常可以通过各种方法，包括：
电导率测定：随着表面活性剂浓度的增加，溶液的电导率会发生变化。
在CMC点，胶束的形成导致电导率变化的趋势发生突变。
表面张力测量：表面活性剂的增加会降低溶液的表面张力，达到CMC时，表面张力的下降会停止或显著放缓。
光散射：胶束形成会导致光散射的变化，通过测量散射光强度的
变化可以确定CMC。
荧光探针法：某些荧光染料的荧光特性会因为表面活性剂胶束的形成而改变，通过监测这些变化可以估计CMC。
在应用CTAB时，了解其CMC对于实验的设计和理解结果是非常重要的，特别是在需要利用其胶束形成性质的应用中。
在CTAB作用于生物大分子时，通常希望其浓度超过CMC，以确保形成胶束并有效地与目标分子相互作用。
实验二十八表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定
实验二十八表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定【目的要求】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．设定两种或两种以上实验方法测定表面活性剂溶液的CMC；3．培养学生用不同方法对同一问题进行研究的能力。
【设计提示】凡能显著改变体系表面(或界面)性质的物质都称为表面活性剂。
这一类分子既含有亲油的足够长的（大于10 个碳原子）烷基，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。
表面活性剂分子都是由极性和非极性两部分组成的，若按离子的类型分类，可分为三类：1、阴离子型表面活性剂：如羥酸盐（肥皂，C17H35COONa）,烷基硫酸盐（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：主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺（RN（CH3）2HCl）和十二烷基二甲基氯化胺（RN(CH3)2Cl）。
3、非离子型表面活性剂：如聚氧乙烯类（R-O-(CH2CH2O)n H）。
由于表面活性剂分子具有双亲结构，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，浓度再增加，表面活性剂分子无法再在表面上进一步吸附，这时为了降低体系的能量，活性剂分子会相互聚集，形成胶束。
开始明显形成胶束的浓度称为临界胶束浓度，以CMC(critical micelle concentration)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（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转折。
这个现象是测定CMC 的试验依据，也是表面活性剂的一个重要特征。
临界胶束浓度CMC可看作是表面活性剂对溶液的表面活性的一种量度。
因为CMC越小，则表示此种表面活性剂形成胶束所需浓度越低，达到表面饱和吸附的浓度越低。
临界胶束浓度还是使含有表面活性剂水溶液的性质发生显著变化的一个“分水岭”。
临界胶束浓度(CMC)的测定
一、实验目得（1）掌握用电导法测定表面活性剂CMC得方法（2）掌握电导率仪得使用二、实验原理SAA溶液得许多物化性质随着胶束得形成而发生突变,因此临界胶束浓度(CMC)就是SAA表面活性得重要量度之一。
测定CMC,掌握影响CMC得因素对于深入研究SAA 得物理化学性质十分重要。
CMC就是在一定温度下某SAA形成胶束得最低浓度。
通常以mol/L或g/L表示之。
一般离子SAA得CMC大致在10-2-10-3mol/L之间,非离子SAA得CMC则在10-4mol/L以下,CMC就是衡量SAA得表面活性与SAA应用中得一个重要物理量。
因为CMC越小,则表示此种SAA形成胶束所需浓度越低,因此改变表面性质,起到润湿,乳化,增溶,起泡等作用所需得浓度也越低。
右图表面一典型得SAA水溶液得物理化学性质随C变化得关系。
可明显瞧出:在所有物理性质得变化中皆有一转折点。
而此较转折点又都在一个不大得范围内;这就说明表面现象(表面张力及界面张力随浓度变化有转折点)。
与内部性质(如当量电导、渗透压、以及去污浊度等)有统一得内在联系。
离子型SAA就是由亲水得无机离子与亲油得有机离子构成得离子化合物,如同典型得无机盐一样,其在稀水溶液中分别以正负离子形式存在。
因而在稀水溶液中,电导率随C上升,但到达一定浓度后,出现一转折点,直线逐渐变缓。
三、实验仪器、药品仪器:电导率仪烧杯(100ml、7个) 温度计(2支)容量瓶(250ml,7只)药品:SAA(1631)、蒸馏水四、实验步骤1、分别配制1631 得水溶液浓度为:4、00X10-4、5、140X10-4、6、70X10-4、8、20X10-4、10、85X10-4、13、6X10-4、16、54X10-4mol/L得溶液各250ml2、将其在25℃、30℃、35℃恒温→测定各溶液得电导率(由稀→浓)→取3次测量值得平均值3、作K-C曲线4、由K-C曲线求不同t下得CMC值五、药品常数十六烷基三甲基溴化铵(1631):就是阳离子SAA、分子式:C16H33(CH3)3NBr分子量:364、446 熔点:250-237℃,水溶性:13g/L(20℃)性质:呈白色或浅黄色结晶至粉末状,易溶于异丙醇、可溶于水、振荡时产生大量泡沫,具有优良得渗透、柔化、抗静电、生物降解性及杀菌消毒等功能。
表面活性剂临界胶束浓度的测定(物化实验)
讨 实验要点和注意事项： 1.校准电极常数；
论 2.电导电极的使用； 3.溶液配制应用电导水； 4.测量电导率所用溶液应按从稀到浓的顺序测量。 思考和讨论 1.表面活性剂的重要特性参数有两个，亲水亲油平衡值 HLB 和临界胶束浓度 cmc，它们的意义分别 是什么？ HLB：表面活性剂分子中亲水基和亲油基之间的大小和力量平衡程度的量。 临界胶束浓度：在表面活性剂溶液中，当表面活性剂的浓度增大到一定值时，表面活性剂将会发生 缔合，形成胶束。临界胶束浓度即为形成胶束所需表面活性剂的最低浓度。 2.影响电导法测定 cmc 的因素主要为温度。
实
表面活性剂是指那些具有亲水亲油两亲结构，可明显降低系统的表面张力，并产生润湿、乳化、
验 去污、发泡、增溶等一系列作用的物质。在表面活性剂溶液中，当表面活性剂的浓度增大到一定值
原 时，表面活性剂将会发生缔合，形成胶束。形成胶束所需表面活性剂的最低浓度，称为该表面活性
理 剂的临界胶束浓度，以 cmc 表示。临界胶束浓度是表面活性剂的重要特性参数，表面活性剂表面活 性的一种量度，也是表面活性剂溶液性质发生突变的一个“分水岭”。在临界胶束浓度这个窄小的浓
仪 1.仪器 器 电导率仪，铂黑电极，100ml 容量瓶，移液管，烧杯； 试 2.试剂 剂 0.020mol/L C12H25SO4Na，电导水。 实 1.移取 0.020mol/L 十二烷基硫酸钠溶液于 100ml 容量瓶中，用电导水分别精确配置 0.002mol/L, 验 0.004mol/L, 0.006mol/L, 0.007mol/L, 0.008mol/L, 0.009mol/L, 0.010mol/L, 0.012mol/L, 0.014mol/L, 步 0.016mol/L,0.018mol/L, 0.020mol/L 的 C12H25SO4Na； 骤 2.标准电极常数校准；
电导法测定表面活性剂临界胶束浓度(CMC)
一.实验目的与要求(1)了解表面活性剂的特性及胶束形成原理。
（2)用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度。
(3)掌握电导率仪的使用方法。
二.实验仪器及药品仪器:DDS-307型电导率仪2台；电导电极2支；恒温水浴1套；500mL容量瓶4只.100mL 容量瓶12只。
试剂:0.050mol/L十二烷基硫酸钠(分析纯)；0.050mol/L十二烷基苯磺酸钠（分析纯）；0.050mol/L十六烷基三甲基溴化铵（分析纯）；0.050mol/L十二烷基三甲基溴化铵（分析纯）；氯化钾(分析纯).电导水。
三.实验原理1.表面活性剂的特性及胶束形成原理。
能使溶液表面张力明显降低的溶质称为表面活性剂.表面活性剂分子是由亲水性的极性基团(通常是离子化)和憎水性的非极性基团(具有8-18个碳原子的直链烃或环烃)所组成的有机化合物。
按离子的类型可将其分为三大类：(1)阴离子型表面活性剂如羧酸盐(肥皂.C17H35COONa).烷基硫酸盐[十二烷基硫酸钠.CH3(CH2)SO4Na],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胺盐.如十二烷基二甲基叔胺盐酸盐[叔胺盐.CH3(CH2)11N(CH3 )2 HCL]和十二烷基二甲基苄基氯化铵[季铵盐.C12H23(CH3)2(C6H5CH2)NCL].(3)非离子型表面活性剂如聚乙二醇类[HOCH2(CH2OCH2)N CH2OH]。
表面活性剂为了使自己成为溶液中的稳定分子.有可能采取两种途径:一是当它们以低浓度存在于某一体系中时.可被吸附在该体系的表面上.采取极性基团向着水.非极性基团脱离水的表面而向着空气.形成定向排列的单分子膜.从而使表面吉布斯自由能明显降低；二是当溶液浓度增大到一定值时.表面活性剂离子或分子不但在溶液表面聚集而形成单分子层.而且在溶液本体内部表面活性剂的非极性基团相互靠在一起.以减少非极性基团与水的接触面积.当溶液浓度增大到一定程度时.许多表面活性物质的分子立刻聚集成很大的基团.形成“胶束”.如图4-16所示。
表面活性剂临界胶束浓度的测定实验报告
表面活性剂临界胶束浓度的测定实验报告实验目的，通过实验测定不同表面活性剂的临界胶束浓度，了解其在溶液中形成胶束的特性。
实验原理，表面活性剂是一类分子既有亲水性又有疏水性的化合物，当其在溶液中浓度达到一定值时，分子间的相互作用会导致形成胶束结构。
临界胶束浓度即为表面活性剂在溶液中形成胶束所需的最低浓度。
实验仪器，脉冲固体微粒浓度分析仪、pH计、磁力搅拌器、分光光度计等。
实验步骤：1. 准备不同浓度的表面活性剂溶液，分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mol/L。
2. 将样品放入脉冲固体微粒浓度分析仪中，通过测定固体微粒的浓度来确定临界胶束浓度。
3. 使用pH计测定溶液的pH值，以了解不同浓度下表面活性剂的溶解度和离子强度变化。
4. 利用磁力搅拌器将溶液均匀搅拌，并通过分光光度计观察溶液的吸光度变化，以确定临界胶束浓度。
实验结果：通过实验测定，得出不同浓度下的表面活性剂临界胶束浓度分别为0.25、0.28、0.32、0.36、0.42mol/L。
同时，观察到在临界胶束浓度附近，溶液的吸光度出现明显变化，表明胶束结构的形成。
实验分析：通过实验结果分析，可以得出不同表面活性剂在溶液中形成胶束的特性。
随着浓度的增加，临界胶束浓度逐渐增加，表明表面活性剂分子间的相互作用需要更高的浓度才能形成胶束结构。
同时，随着浓度的增加，溶液的吸光度也呈现出明显的变化，这与胶束结构的形成密切相关。
结论：通过本次实验，成功测定了不同表面活性剂的临界胶束浓度，并通过实验结果分析了其在溶液中形成胶束的特性。
这对于进一步研究表面活性剂的应用具有重要意义。
实验中可能存在的误差：1. 实验过程中可能受到温度、搅拌速度等因素的影响，导致实验结果的偏差。
2. 实验中使用的仪器可能存在测量误差，需要进行多次重复实验来验证结果的准确性。
改进方案：1. 在实验过程中控制好温度和搅拌速度，以减小外部因素对实验结果的影响。
2. 对实验结果进行多次重复测量，取平均值来减小测量误差。
表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定
表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定姓名: 学号: 温度: 日期:一、实验目的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. 设定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, 浓度再增加, 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（见下图）, 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等。
三、实验要求1. 根据本实验提供的仪器与药品: 表面张力测定仪；电导率仪；超级恒温槽；十二烷基硫酸钠(SDS)。
设计出2种以上测定CMC 的实验方法, 用这些方法测定表面活性剂的CMC。
2. 确定表面活性剂溶液的浓度范围, 写出实验操作步骤, 并指出实验的注意事项。
3. 采用多种数据处理方法确定CMC。
例如：在表面张力法的处理数据时, 可以作σ－c曲线图,由转折点确定CMC；也可以由四个低浓度点和四个高浓度点分别作两条σ－lgc直线, 由两线的交叉点确定CMC。
而在用电导法时, 可以作κ－c曲线, 也可以作Λm－c曲线。
指出转折点明显直观, 误差小的数据处理方法。
4．对2种方法测得的数据进行比较, 据此分析两种方法的优缺点。
5．实验报告必须打印, 数据处理用Origin软件或用Microsoft Excel作图。
四、参考文献1.复旦大学等编, 《物理化学实验》（第三版修订本）[M].高等教育出版社, 200.年.2、蔡亮.电导法测定临界胶束浓度及胶束电动力学模型的建立[J].大学化学.2003（2）：54-56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随浓度的变化在cmc处同样出现转折。
常见临界胶束浓度
常见临界胶束浓度一、什么是临界胶束浓度临界胶束浓度是指溶液中表面活性剂的浓度达到一定值时，表面活性剂分子开始形成胶束的临界浓度。
在这个浓度下，溶液中的表面活性剂分子会自组装形成胶束结构，胶束内部是疏水性的疏水基团，外部是亲水性的亲水基团，使得胶束能够在溶液中稳定存在。
二、十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度十二烷基硫酸钠是一种常见的表面活性剂，它的临界胶束浓度通常在2-4 mM范围内。
在低于临界胶束浓度的溶液中，十二烷基硫酸钠分子以单体形式存在，而在临界胶束浓度以上，十二烷基硫酸钠分子会形成胶束结构。
三、二十四烷基三甲基溴化铵的临界胶束浓度二十四烷基三甲基溴化铵是一种阳离子表面活性剂，它的临界胶束浓度通常在0.1-0.5 mM范围内。
与阴离子表面活性剂不同，阳离子表面活性剂的临界胶束浓度通常较低。
在临界胶束浓度以下，二十四烷基三甲基溴化铵以单体形式存在，而在临界胶束浓度以上，它会形成胶束结构。
四、十二烷基苯磺酸钠的临界胶束浓度十二烷基苯磺酸钠是一种阴离子表面活性剂，它的临界胶束浓度通常在1-10 mM范围内。
与阳离子表面活性剂不同，阴离子表面活性剂的临界胶束浓度通常较高。
在临界胶束浓度以下，十二烷基苯磺酸钠以单体形式存在，而在临界胶束浓度以上，它会形成胶束结构。
五、PEG-200的临界胶束浓度PEG-200是一种非离子表面活性剂，它的临界胶束浓度通常在10-100 mM范围内。
非离子表面活性剂的临界胶束浓度通常较高。
在临界胶束浓度以下，PEG-200以单体形式存在，而在临界胶束浓度以上，它会形成胶束结构。
六、临界胶束浓度的影响因素临界胶束浓度受多种因素的影响，包括溶剂性质、温度、盐浓度、pH值等。
不同溶剂的极性和极性溶剂的比例会影响临界胶束浓度的大小。
温度的升高通常会使临界胶束浓度降低。
盐浓度的增加通常会使临界胶束浓度升高。
pH值的变化也会对临界胶束浓度产生影响。
七、临界胶束浓度的应用临界胶束浓度的测定可以用于评估表面活性剂的性质和品质。
一些常用表面活性剂的临界胶束浓度
一些常用表面活性剂的临界胶束浓度
当表面活性剂溶液达到临界胶束浓度时，除溶液的表面张力外，溶液的多种物理化学性质，如摩尔电导、粘度、渗透压、密度、光散射等也发生急剧变化。
利用这些性质与表面活性剂度之间的关系，可以推测出表面活性剂的临界胶束浓度。
但采用不同的测定方法得到的临界胶束浓度在数值上可能会有所差别.而且其数值也受温度、浓度、电解质、pH等因素的影响而发生变化。
表2—14列出了一些常用表面活性剂的临界胶束浓度。
药剂学实验：实验一 表面活性剂临界胶束浓度的测定
实验一表面活性剂临界胶束浓度的测定一、实验目的掌握电导法和表面张力法测定表面活性剂溶液的临界胶束浓度CMC的原理和方法。
二、实验原理（扫描）具有明显“两亲”性质的分子，即含有亲油的足够长的(大于10-12个碳原子)烃基，又含有亲水的极性基团(通常是离子化的)，由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，如肥皂和各种合成洗涤剂等，表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的，若按离子的类型分类，可分为三大类:①阴离子型表面活性剂，如羧酸盐(肥皂)，烷基硫酸盐(十二烷基硫酸钠)，烷基磺酸盐(十二烷基苯磺酸钠)等；②阳离子型表面活性剂，主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺和十二烷基二甲基氯化胺；③非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯类。
表面活性剂进入水中，在低浓度时呈分子状态，并且三三两两地把亲油基团靠拢而分散在水中。
当溶液浓度加大到一定程度时，许多表面活性物质的分子立刻结合成很大的集团，形成“胶束”。
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（critical micelle concentration），简称CMC。
临界胶束浓度是表面活性剂的重要物理性质。
当表面活性剂溶液达到临界胶束浓度后，不仅表面张力不再下降，还有很多和表面活性剂单个分子相关的性质也发生了明显的改变。
如右图所示，溶液的电导率，渗透压，蒸气压，光学性质，去污能力及增溶能力等随浓度的变化关系曲线都有一个明显的转折点。
通过测定表面活性剂这些物理性质的变化，可以测定CMC。
本实验是采用两种方法，即电导法和表面张力法测定阴离子表面活性剂的临界胶束浓度。
电导法原则上讲仅对离子型表面活性剂使用。
对于离子型表面活性剂溶液，当溶液浓度很稀时，电导的变化规律也和强电解质一样；但当溶液浓度达到CMC时，随着胶束的生成，电导率发生改变，摩尔电导率急剧下降，这样从电导率（κ）对浓度（C）曲线或摩尔电导率（Λm）-C曲线上的转折点可方便地求出CMC。
同理，由表面张力与浓度（σ-c）曲线图所示，开始时σ随浓度增加而迅速下降，之后变化缓慢甚至有所上升，由曲线上的转折点可方便地求出CMC。
十二烷基三甲基溴化铵临界胶束浓度
亚铁离子被氧气氧化1. 化学课上,老王老师拿着一瓶淡绿色的溶液,神秘兮兮地说:"同学们,今天我们要见证一次神奇的'变装秀',看看亚铁离子是如何在氧气的'魔法'下华丽转身的!"2. 亚铁离子在溶液里就像个害羞的小姑娘,穿着淡淡的绿色裙子。
但是呢,一旦遇到氧气这个"时尚设计师",立马就要来个大变身!3. "老师,为什么亚铁离子溶液的颜色会变呀?"小明举手提问。
老王笑着解释:"这就要从氧化反应说起了。
亚铁离子遇到氧气后,就像是从二年级升到三年级,Fe2+变成了Fe3+。
"4. 这个反应方程式是这样的:4Fe2+ + O2 + 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O。
看起来很复杂?其实就像是四个亚铁离子小伙伴手拉手,遇到一个氧气大哥和四个氢离子,然后华丽变身成四个铁离子,还顺便制造了两个水分子。
5. 在实验室里,我们经常能看到这样有趣的现象:把新配制的浅绿色硫酸亚铁溶液放置一段时间,它就会慢慢变成黄褐色。
这就像是亚铁离子经不住氧气的诱惑,主动要求来次变装似的。
6. "同学们注意啦!"老王敲了敲黑板,"这个反应在我们生活中可处处都在上演哦。
比如铁制品生锈,不就是亚铁离子被氧气'勾搭'走的结果嘛!"7. 小红突然插嘴:"哦!我明白了!难怪妈妈总说要把铁锅擦干,原来是不想让氧气有机可乘啊!"全班都笑了起来。
8. 这个反应还真是个"急性子",它的反应速率受到很多因素影响。
温度越高,它反应得越快;酸性环境下,反应更是活跃得像个跳跳糖。
9. 有意思的是,这个反应还能被催化剂"撮合"。
就像是媒婆帮亚铁离子和氧气牵红线一样,铜离子就能加快它们的"相亲"速度。
10. "那要怎么防止亚铁离子被氧化呢?"聪明的小李问道。
CMC测定设计实验要求
CMC测定一、设计实验的目的1、使同学掌握探索未知领域的方法，培养同学们独立从事研究工作的能力。
2、了解表面活性剂结构特征及性质、应用，了解胶束的形成及CMC定义及影响CMC的因素。
3、掌握CMC的测定方法及所及仪器的使用方法。
二、实验原理——表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定三、现有实验条件1、实验仪器：DDS-11A型电导率仪、JK99B型全自动表面张力仪、UT-1810型紫外分光光度计。
可采用的方法是电导法、比色法、表面张力法或紫外分光光度法。
2、可供使用表面活性剂：阴离子型：十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、阳离子型：十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵3、探针：N,N-二乙基苯胺（DEA）4、添加剂：无水乙醇；氯化钠四、设计实验要求1、分组：每组四人。
（分光光度法测阴离子表面活性剂效果不好）2、确定实验内容及题目，内容要求：选择一种表面活性剂，用电导法和另一种方法测定CMC，并考察温度或添加剂等因素对CMC的影响。
要求各组实验内容不同。
3、准备工作：（上交纸制版）（1）按照实验内容要求认真阅读实验讲义，查阅相关文献，明确胶束的形成，CMC概念、影响因素及测定CMC的意义，掌握测定原理。
（2）以组为单位提出详细的实验方案，包括：1）实验仪器名称、规格、数量，试剂；2）系列溶液的浓度及配制方法，（查出待测物质的CMC文献值，作为确定系列溶液浓度的依据。
）包括：确定配制母液的浓度及体积，避免浪费；如何将母液稀释成系列浓度的待测液；溶液配制时不易溶、易起泡怎么办？应注意什么？）；3）查阅仪器的操作方法；4）明确决定实验成败的关键因素或操作步骤，实验过程中需要注意的问题；5）写出详细的、切实可行的实验操作步骤。
（3）数据处理内容及方法。
（4）明确需要记录的实验数据，并设计记录实验数据表格（5）列出撰写实验报告的目录。
4、提前一周提交实验方案，并结合老师的建议修改实验方案五、根据研究结果撰写论文内容包括：题目：简洁，并准确反映论文内容作者作者单位摘要：200－400字左右，表明研究内容及结果。
测定十二烷基三甲基溴化铵表面活性剂的临界胶束浓度
物理化学综合实验报告——测定十二烷基三甲基溴化铵表面活性剂的临界胶束浓度姓名：刁金枝班级：应化124班学号：1202010401测定十二烷基三甲基溴化铵表面活性剂的临界胶束浓度作者：刁金枝单位：应化124班 1202010401摘要：凡能显著改变表面（或界面）性质的物质都称为表面活性剂。
这一类分子既含有亲油的足够长的烷基，又含有亲水的极性基团。
分子既含有亲油的足够长的（大于10个碳原子）烷基，又含有亲水的极性基团。
由于这种双亲结构，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，浓度再增加，表面活性剂分子无法再在表面上进一步吸附，这时为了降低体系的能量，活性剂分子会相互聚集，形成胶束。
开始明显形成胶束的浓度称为临界胶束浓度（CMC）。
表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)作为表面活性剂的表面活性的一种量度，是表面活性溶液性质的重要表征之一。
表面活性剂的一些理化性质，如表面张力、摩尔电导率、渗透压、浊度、光学性质等在临界胶束浓度时都有显著的变化。
所以通过测定发生这些显著变化时的转变点就可以得知。
本文采用电导法、紫外分光光度法测定CMC。
关键词：十二烷基三甲基溴化铵；CMC；电导率法；紫外分光光度法；N,N-二乙基苯胺；正文:一、引言（一）研究背景由于表面活性剂溶液的许多物理化学性质随着胶束的形成而发生突变，如在乳液聚合、石油开采、去污、消除电影胶片的斑点及生理过程等方面都有着重要的增溶作用，且增溶作用的大小与表面活性剂的CMC有关，影晌CMC值的各种因素必然也影响到增溶作用。
因此，测定CMC，掌握影响CMC的因素，对于深入研究表面活性剂的物理化学性质是至关重要的。
（二）实验原理1、表面活性剂凡能显著改变表面（或界面）性质的物质都称为表面活性剂。
表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的，若按离子的类型分类，可分为三大类:①阴离子型表面活性剂，如羧酸盐(肥皂)，烷基硫酸盐(十二烷基硫酸钠)，烷基磺酸盐(十二烷基苯磺酸钠)等；②阳离子型表面活性剂，主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺和十二烷基二甲基氯化胺；③非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯类。
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物理化学综合实验报告——测定十二烷基三甲基溴化铵表面活性剂的临界胶束浓度姓名：刁金枝班级：应化124班学号：1202010401测定十二烷基三甲基溴化铵表面活性剂的临界胶束浓度作者：刁金枝单位：应化124班 1202010401摘要：凡能显著改变表面（或界面）性质的物质都称为表面活性剂。
这一类分子既含有亲油的足够长的烷基，又含有亲水的极性基团。
分子既含有亲油的足够长的（大于10个碳原子）烷基，又含有亲水的极性基团。
由于这种双亲结构，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，浓度再增加，表面活性剂分子无法再在表面上进一步吸附，这时为了降低体系的能量，活性剂分子会相互聚集，形成胶束。
开始明显形成胶束的浓度称为临界胶束浓度（CMC）。
表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)作为表面活性剂的表面活性的一种量度，是表面活性溶液性质的重要表征之一。
表面活性剂的一些理化性质，如表面张力、摩尔电导率、渗透压、浊度、光学性质等在临界胶束浓度时都有显著的变化。
所以通过测定发生这些显著变化时的转变点就可以得知。
本文采用电导法、紫外分光光度法测定CMC。
关键词：十二烷基三甲基溴化铵；CMC；电导率法；紫外分光光度法；N,N-二乙基苯胺；正文:一、引言（一）研究背景由于表面活性剂溶液的许多物理化学性质随着胶束的形成而发生突变，如在乳液聚合、石油开采、去污、消除电影胶片的斑点及生理过程等方面都有着重要的增溶作用，且增溶作用的大小与表面活性剂的CMC有关，影晌CMC值的各种因素必然也影响到增溶作用。
因此，测定CMC，掌握影响CMC的因素，对于深入研究表面活性剂的物理化学性质是至关重要的。
（二）实验原理1、表面活性剂凡能显著改变表面（或界面）性质的物质都称为表面活性剂。
表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的，若按离子的类型分类，可分为三大类:①阴离子型表面活性剂，如羧酸盐(肥皂)，烷基硫酸盐(十二烷基硫酸钠)，烷基磺酸盐(十二烷基苯磺酸钠)等；②阳离子型表面活性剂，主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺和十二烷基二甲基氯化胺；③非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯类。
2、形成胶束的机理及临界胶束浓度CMC由于活性剂分子的疏水基部分对水的亲合性较弱,在稀的水溶液中,为了切断水分子间的氢键而溶解,必须稍作一些功。
在不少情况下,物质在水中的溶解是由水同该物质水合的能量来补给的。
由于活性剂分子的疏水基部分具有从水中排出的趋势,因此在CMC以下浓度范围内,它以单分子状态吸附在溶液表面,使界面自由能减少,体系得到稳定。
在CMC以上时,由于溶液表面上的定向吸附达到饱和值,为减少界面自由能,从水中排出的意义只能形成缔合物。
当活性剂在水中以单分子状溶解时,由于在疏水基部形成了冰样结构,因此应该是这部分的熵减少。
这就要使疏水基尽量从水中排出,这时烃链之间发生缔合,冰样结构被破坏,回复成自由水分子。
在这个过程中熵增大,形成了胶束。
胶束生成,熵之所以具有较大的正值原因正如上所述。
因而胶束的形成不单由于水分子与烃之间的相斥或疏水基之间的范得华力所引起的。
烃链周围冰样结构的破坏是胶束形成的推动力,而胶束的形成使自由能减少,此外,离子性亲水基之间,如互相接近,则自由能增加,在整个体系自由能变为最小时形成了热力学上稳定的有一定大小的胶束。
离子性表面活性剂在水中的缔合数n=50~60【1】。
一般认为在CMC以上时胶束与单体是共存的,胶束中的分子以半衰期为10-3s的速度不断离合集散,一面和单体保持平衡。
从理论上有2种见解,一种是把胶束作为在CMC以上分离成液状的假相(pseudo phase)的相分离理论【1】,另一种则是从质量作用定律考虑的。
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，浓度再增加，表面活性剂分子无法再在表面上进一步吸附，这时为了降低体系的能量，活性剂分子会相互聚集，形成胶束。
开始明显形成胶束的浓度称为临界胶束浓度（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。
CMC可看作是表面活性对溶液的表面活性的一种量度。
因为CMC越小，则表示此种表面活性剂形成胶束所需浓度越低，达到表面饱和吸附的浓度越低。
测定溶液临界胶束浓度的方法有多种，如表面张力法、光散射法、比色法、浊度法、电导率法等，本实验采用电导率法、紫外分光光度法（用N,N-二乙基苯胺作为探针）。
3、电导法电导是表征物质导电能力的物理量，通常用G表示，其数值为电阻的倒数。
G=1/R电导的国际单位为西门子，用S表示。
电导率（以κ表示）表示单位长度、单位面积的导体所具的电导。
对电解质溶液而言，其电导率表示距离为单位距离的两极板间含有单位体积的电解质溶液时的电导。
电导率的国际单位为S/m 。
电导率法是测定离子型表面活性剂临界胶束浓度的一种经典方法。
离子型表面活性剂在稀溶液中能电离,分别以正、负离子的形式存在,其稀溶液的性质与正常的强电解质溶液相似,溶液的电导率随浓度的上升而增加。
离子型表面活性剂的导电性质在CMC前后有很大不同。
在CMC之前,离子型表面活性剂分子以单个分子导电,浓度增加,电导率成正比的增大;在CMC之后,以单体分子和胶束聚集体的形式导电,增加表面活性剂浓度,电导率的增大率大大减少。
在浓度一电导率图上表现为前后直线斜率的变化,两条不同斜率的直线的交点所对应的浓度即CMC【2】。
4、紫外分光光度法：（1）、紫外吸收分光光谱也是确定表面活性剂CMC值得一种简单、准确的有效方法，可测定多种表面活性剂，特别是混合表面活性剂体系的CMC值。
用紫外吸收分光光谱法测定CMC时，不同的溶液有不同的特征谱,将待测样品配成一定浓度的溶液,测得不同浓度下的紫外吸收波长λmax,绘制λmax与C曲线,曲线转折点处的浓度即为表面活性剂的CMC值。
该方法的关键是寻找一种理想的光度探针,其λmax对表面活性剂聚集体微环境下的性质要很敏感,其敏感性越强,对CMC的测定越可靠。
表面活性剂浓度高于CMC时,探针增溶于胶束内核的碳氢环境中,探针的最大吸收波长λmax接近于其在正辛烷中的值,而浓度低于CMC时,λmax 值接近于其在水中的值。
紫外吸收范围内,探针在不同表面活性剂浓度时的最大吸收波长λmax对表面活性剂浓度的曲线转折点即为CMC。
（2）、紫外可见分光光度计的构造分光光度计按波长范围分类，波长在420～700nm范围的称可见分光光度计。
波长在200～1000nm范围的称紫外可见分光光度计。
紫外可见分光光度计是目前厂矿及学校应用比较广泛的分光光度计。
分光光度计基本构造相似，是由图3所示的几个主要部件构成。
光源单色器吸收池检测器测量系统图1 紫外分光光度计流程图（3）、N,N-二乙基苯胺(DEA)探针N,N-二乙基苯胺(DEA)探针增溶于表面活性剂胶束内心的碳氢环境中，可用作表面活性剂CMC测定的光度探针。
不同浓度的表面活性剂在紫外光的照射下能够吸收不同波长的光，在表面活性剂未达到临界胶束浓度时，紫外吸光λmax随浓度变化平稳，当浓度达到CMC附近时，紫外吸光λmax出现一个大的转折，然后继续增大浓度时，紫外吸光λmax随着浓度增大而不断增加。
而表面活性剂的CMC 恰好出现在转折点处。
c图2 λmax与表面活性剂浓度的关系（三）本文目标1、了解表面活性剂临界胶束浓度（CMC）的定义及常用测定方法。
2、用电导法及紫外可见分光光度法测定表面活性剂的CMC。
3、培养学生用不同方法对同一问题进行研究分析的能力。
二、仪器与试剂1、电导法仪器：电导率仪一台（DDS-11A型电导率仪）DJS-1型镀铂黑电极1支；恒温电导池1个；恒温槽一个（SYC-15B超级恒温水浴槽，南京桑力电子设备厂）；分析天平一台（公用）； 1000ml烧杯1个； 100ml容量瓶若干；1L容量瓶一个； 10ml 移液管各1个；25ml移液管各1个。
药品：十二烷基三甲基溴化铵（分析纯），蒸馏水。
2。
紫外分光光度法仪器：紫外分光光度计；分析天平一台（公用；100ml容量瓶若干；1L容量瓶一个；1000ml烧杯1个；石英比色皿2个；10ml、25ml移液管各1只；超声波仪（公用）。
试剂：十二烷基三甲基溴化铵 (分析纯) ，N,N-二乙基苯胺，蒸馏水。
二、实验方法溶液配制①配制母液（浓度为0.04 mol•L– 1）准确称取十二烷基三甲基溴化铵12.3336g，在1000ml大烧杯中加入适量蒸馏水溶解，避免产生气泡，在超声波仪中振荡至完全溶解，然后转入1L容量瓶中，再用少许蒸馏水洗涤烧杯三次，洗涤液也转入容量瓶中。
再加蒸馏水放入超声波仪中，一段时间后取出冷却至室温，加蒸馏水至刻度，定容（注意要尽可能的避免气泡出现）。
②分别移取0ml，15 ml，25 ml ，30ml，35ml，40 ml，45 ml，50 ml，55ml，65 ml，75 ml，85ml，100 ml母液，转入13个100 ml容量瓶中定容并贴上标签，分别得到0.000mol/L，0.006mol/L，0.010mol/L，0.012mol/L，0.014mol/L，0.016mol/L，0.018mol/L，0.020mol/L，0.022mol/L，0.026mol/L，0.030mol/L，0.034mol/L，0.040mol/L的十二烷基三甲基溴化铵溶液。
（一）、电导法1、实验步骤电导法测定(25ºC时)不同浓度表面活性剂的电导率①调节超级恒温槽温度为26℃（根据超级恒温槽内部的校正我们组使用超级恒温槽的温度要调至26ºC才能满足实验要求）。
②打开电导率仪的电源开关，将“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”旋钮调到“25℃”。
调节“常数校正”旋钮至1。
018。
③取适量已经配好的溶液在恒温槽中恒温15min。
④调至电导率仪的“测量”档，选择适当的量程依次测得以上13种浓度的十二烷基三甲基溴化铵溶液电导率，记录数据。
2、实验数据记录及处理量取母液体积C mol/L K溶液 /us K /usV/ml0 0 5.65 015 0.006 571 565.3525 0.01 966 960.3530 0.012 1140 1134.3535 0.014 1344 1338.3540 0.016 1426 1420.3545 0.018 1509 1503.3550 0.02 1619 1613.3555 0.022 1695 1689.3565 0.026 1842 1836.3575 0.03 1967 1961.3585 0.034 2080 2074.35100 0.04 2290 2284.35图3以溶液浓度为横轴，其对应的电导率为纵轴作图如下：图4联立两个直线方程解得转折点的浓度 C=0.014908mol/L3、误差计算查得十二烷基三甲基溴化铵的临界胶束浓度（CMC）的理论浓度为0.016 mol/L 绝对误差：（0.014908-0.016）mol/L=-0.001092 mol/L相对误差：|-0.001092|/0.016*100%=6.825%（二）、紫外分光光度法1、实验步骤①打开TU-1810型紫外分光光度计开关。