应用化学导论论文

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应用化学导论课程论文 应用化学导论课程论文 课程
题目:十二烷基硫酸钠临界胶团浓度的测定
学生姓名: 学生姓名:马国艳 姓名 学 号:200708020120
院 (系) 化学与化工学院 : 专 业:应用化学 071 班
指导教师: 指导教师:张光华 2009 年 12 月 28 日
陕西科技大学化学与化工学院应用化学专业
十二烷基硫酸钠临界胶团浓度的测定
马国艳 (陕西科技大学化学与化工学院应用化学系,西安)
摘要: 摘要:表面活性剂在溶液中形成胶团的最低浓度称为临界胶团浓度(CMC).表
面活性剂溶液随浓度变化的物理化学性质皆可用来测定表面活性剂的临界胶团 浓度(CMC) .用电导法测表面活性剂溶液的临界胶团浓度(CMC)是利用离子型 表面活性剂水溶液电导率随浓度的变化关系,作 κ-c 曲线, 由曲线上的转折点 即可求出 CMC 值.此法仅适用于离子型表面活性剂临界胶团浓度的测定.
关键词: 关键词:表面活性剂,十二烷基硫酸钠,临界胶团浓度,电导率
引言: 表面活性剂在日常生活中应用很广泛,在本学期的专业课程学习和实验 引言:
中,都涉及到了表面活性剂,使我对表面活性剂有了深层的认识.应用化学导论 课程使我对表面活性剂的性质,作用以及一些应用有了进一步的了解.物理化学 实验使我学会了测定表面活性剂的 CMC.本文主要是讲物理化学实验当中用电 导法测定十二烷基硫酸钠的 CMC,并了解几种表面活性剂 CMC 的测定方法,以 加深对表面活性剂的认识.
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正文
在表面活性剂溶液中,当溶液浓度增大到一定值时,表面活性离子或分子将 会发生缔合,形成胶团.对于某指定的表面活性剂来说,其溶液开始形成胶团的 , 最小浓度称为该表面活性剂溶液的临界胶团浓度(critical micelle concentration) 简称 CMC.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.
下面主要谈一下用电导法测定十二烷基硫酸钠溶液的电导率来确定 CMC 值.
1,实验部分 ,
试剂和仪器
1.1
实验所用主要试剂:几种不同浓度的十二烷基硫酸钠(CH3(CH2)11SO4Na) 溶液;电导水.
实验所用主要仪器:1 台 DDS-11A 型电导率;1 支 DJS-1 型铂黑电导极 ; 100ml 干燥的烧杯若干;1 台 78-1 型磁力加热搅拌器 ;25ml 酸式滴定管;2 支 50ml 移液管.
1.2
实验方法
利用离子型表面活性剂水溶液电导率随浓度的变化关系,作 κ-c 曲线, 由曲线上的转折点求出 CMC 值.此法仅适用于离子型表面活性剂.电解质溶液 的电导率测量,是

通过测量其溶液的电阻而得出的.本实验采用 DDS-11A 型电 导率仪进行测量.把 0.020 mol L 十二烷基硫酸钠溶液准确稀释成几种不同浓
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度的溶液, 用电导率仪从稀到浓依次测定上述各浓度的电导率, 并做好实验记录.
2,结果与讨论分析 ,
如图 1,为十二烷基硫酸钠在不同浓度下的电导率,交点即为十二烷基硫酸
2.1
钠的临界胶团浓度 CMC,实验测得为 0.0085 mol L .
图 1
十二烷基硫酸钠在不同浓度下的电导率
十二烷基硫酸钠溶液的许多物理化学性质随着胶团的形成而发生突变, 如图 2.由图中可见,表面活性剂的溶液,其浓度只有在稍高于 CMC 时,才能充分 发挥其作用(润湿作用,乳化作用,洗涤作用,发泡作用等) ,故将 CMC 看做是 表面活性剂溶液的表面活性的一种量度.
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图2
十二烷基水溶液的一些性质随浓度的变化
2.2
临界胶团浓度 CMC 的分析
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 的实验依据,也是表面活性剂的一个重要特征.
这种特征行为可用生成分子聚集体或胶束来说明. 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,表面活性剂为了使自己成为溶液中的稳定分子,有可能采取的两种 途径:一是把亲水基留在水中,亲油基向油相或空气;二是让表面活性剂的亲油 基团相互靠在一起,以减少亲油基与水的接触面积.前者就是表面活性剂分子吸 附在界面上,其结果是降低界面张力,形成定向排列的单分子膜, 后者就形成了胶 束. 由于胶束的亲水基方向朝外,与水分子相互吸引,使表面活性剂能稳定地溶入 水中. 随着表面活性剂在溶液中浓度的增长,球形胶束还有可能转变成棒型胶束, 后者可用来制作液晶,它具有各向异性的性质. 以至层状胶束,如图 3 和图 4 所示.
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图 3 胶束的棒状或称腊肠型结构示意图
图 4 胶束层状结构示意图
2.3
临界胶团浓度 CMC 的其它测定方法
原则上, 表面活性剂溶液随浓度变化的物理化学性质皆可用来测定表面活性 表面活性剂溶液随浓度变化 物理化学性质皆可用来测定表面活性 剂的临界胶团浓度(CMC .常用的测定方法还有: CMC)
2.3.1
表面张力法
表面活性剂溶液的表面张力随溶液浓度的增大而降低, CMC 处发生转折. 表面活性剂溶液的表面张力随溶

液浓度 在 因此可由 σ-lgc 曲线确定 CMC 值,此法对离子型和非离子型表面活性剂都 此法对离子型和非离子型表面活性剂都 适用.
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2.3.2
染料法
利用某些染料的生色有机离子(或分子)吸附于胶团上,而使其颜色发生明 显变化的现象来确定 CMC 值.只要染料合适,此法非常简便,亦可借助于分光 光度计测定溶液的吸收光谱来进行确定.适用于离子型,非离子型表面活性剂.
2.3.3
加溶作用法
利用表面活性剂溶液对物质的增溶能力随其溶液浓度的变化来确定 CMC 值.
3,结论 ,
表面活性剂的渗透,润湿,乳化,去污,分散,增溶和起泡等作用基本原理 广泛应用于石油,煤炭,机械,化工,冶金,材料及轻工业,农业生产中,研究 表面活性剂溶液的物理化学性质 (吸附) 和内部性质 (胶束形成) 有着重要意义. 而临界胶团浓度 (CMC) 可以作为表面活性剂的表面活性的一种量度. 因为 CMC 越小,则表示这种表面活性剂形成胶束所需浓度越低,达到表面(界面)饱和吸 附的浓度越低.因而改变表面性质起到润湿,乳化,增溶和起泡等作用所需的浓 度越低.另外,临界胶团浓度又是表面活性剂溶液性质发生显著变化的一个"分 水岭" 表面活性剂的大量研究工作都与各种体系中的 CMC 的测定有关. , 因此, 测定表面活性剂的 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.
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参考文献
[1]黄肖容,徐卡秋.精细化工概论.北京:化学工业出版社,2008:9-45. [2]杨百勤.物理化学实验. 北京:化学工业出版社,2001:119-124. [3]林翠英,赵剑曦,宋利.DMABN 测得含溴化钠或正丁醇水溶液中表面活 性剂的临界胶团浓度.物理化学学报,2008,24(4):709-714. [4]邹耀洪.电导率法测定表面活性剂的临界胶束浓度.大学化学, 1997, (6) 12 : 46,51. [5]张威,杨胜科.废水中阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠的测定.地球科学 与环境学报,2004,26(2):92-94.
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后记
本论文在完成过程中, 我参考了在物理化学实验中的数据 (图 1) , 并摘用了应用化学导论教材《精细化工概论》中的一些理论,在陕西 科技大学图书馆数据库中截取了两张图片(图 3 和图 4),在物理化 学实验教材中截取了一张图片(图 2).本次论文写作过程中,我认 真查阅了表面活性剂这方面的内容, 对表面活性剂的知识有了深层次 的认识, 而且对于论文写作方面的基本要求我也有很大的收获. 当然, 由于我是第一次写电子版的论文, 在输入文字过程中不免会出现输入 错误.另外,在论文文字排版方

面我知之甚少,虽然查阅了好多这方 面的论文, 但是仍然对于论文中的一些字体和字号的要求不是太了解. 希望老师在审阅过程中能多多指教, 也希望自己能在以后的论文写作 中得到更大提高.
作者
马国艳
2009 年 12 月 28 日
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