表面张力测定与表面活性剂【参考仅供】
物理化学实验----表面活性剂临界胶团浓度CMC值的测定
实验三表面活性剂临界胶团浓度CMC值的测定【实验目的】了解离子型表面活性剂物质临界胶团浓度(CMC)的测定方法。
【基本原理】在表面活性剂溶液中，当浓度增大到一定值时，表面活性剂离子或分子将会发生缔合，形成胶团，对于某表面活性剂，其溶液开始形成胶团的浓度称为该表面活性剂溶液的临界胶团浓度(Critocal Micelle Concentation缩写为CMC)。
由于表面活性剂溶液的许多物理化学性质随着胶团的形成而发生突变，故将CMC看作是表面活性剂溶液的表面活性的一种量度。
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。
在原则上，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CMC。
(1)表面张力法：表面活性剂溶液的表面张力随浓度的增长而降低，在CMC处发生转折。
因此，可用表面张力(γ)——对数浓度(logC)曲线的转折点确定CMC值。
该法不只对低表面活性剂溶液敏感,而且对不含杂质的非离子型表面活性剂也适用。
(2)染料吸附法：基于某些染料的生色有机离子吸附于胶团之上而颜色发生明显改变的事实。
用染料做指示剂。
测定最大吸附光谱的变化来确定CMC。
(3)增溶法：利用表面活性剂溶液对物质的增溶能力随浓度的变化来测定CMC 。
(4)电导法：利用离子型表面活性剂水溶液电导率随浓度的变化关系，从电导率(X)-浓度(c)曲线或当量电导(λ)——c 曲线上的转折点求出CMC 值。
此法仅对离子型表面活性剂适用。
而对CMC 值较大，表面活性低的表面活性剂，因转折点不明显而不灵敏，用哪种，则视具体体系而定。
本实验采用DDS-ⅡA 型电导率仪进行电导率测定而确定CMC 。
【测量原理】电导率仪的工作原理：把振荡器产生的一个交流电压源E 送到电导池R x 与量程电阻(分压电阻)R m 的串联回路中，电导池里的溶液电导愈大R x 愈小，R m 获得的电压E m 也就愈大。
将E m 送至交流放大器放大，再经过讯号整流，以获得推动表头的直流讯号输出，表头直读电导率。
实验一表面张力的测定详解
2
3
平均
表面张力
（达因/ 厘米）
表面张力 降低
%
自来水
2.5%高效 氯氰菊酯 乳油500溶 液
10%吡虫 啉可湿性 粉剂1000
溶液
σ1/σ2 = N1/N2 或σ1×N1 =σ2×N2 σ1，σ2——两种液体的表面张力。 N1，N2——两种液体的滴数。 如果已知道两种液体中的一种液体的表
面张力（如：蒸馏水20℃时表面张力为 72.75达因/厘米），即可根据以上公式求 出另一种液体表面张力的相对值。
三.实验材料
3.1 药品与试剂 1%洗衣粉液、蒸馏水、自来水、10%吡
二.实验原理
在液滴脱离管口的那一刹那，该液滴的 重力等于该液滴的表面张力，可见液体 表面张力和一定容量液体自滴重器内流 出的滴数成反比，即流出液体表面张力 越大，液滴的体积也愈大，而流出的液 滴数就愈少，两种液体的表面张力之比， 等于同体积分别从同一根滴重器流出时 滴数的反比，得出以下公式：
二.实验原理
一.实验目的
表面张力小，例如减低到50达因/厘米时（蒸馏 水20℃时表面张力为72.75达因/厘米）药剂的 湿润展布能力增长，药效提高。乳油加水稀释 后，由于乳化剂的作用使原油分散成细小的油 珠，油珠直径小5微米以下，乳液稳定，洒布 均匀，覆盖面积大，药效高，并且对作物不易 发生药害，油珠直径大（10微米以上），乳液 不稳定，不仅药效低，而且容易发生药害。因 此，检查乳液中的油珠大小，可以作为鉴定乳 油质量的一项指标。
五.实验作业
根据实验，将测定结果填入各表中，求 出洗衣粉、2.5%高效氯氰菊酯乳油500溶 液、10%吡虫啉可湿性粉剂1000溶液对 水表面张力下降低的程度。（实验报告 应包括实验目的及意义、实验材料、实 验步骤和实验结果与分析）：
表面活性剂化学(第2章)
(6) 滴外形法
表面吸附速率很慢的溶液 只能采用滴外形法。 表面张力随时间而变化， 测定平衡表面张力。
2.2.4 表面活性
1－表面张力随溶液浓度的增加而 稍有增大；(无机盐、多羟基有机物) 2－表面张力随溶液浓度的增加而 逐渐减小；(极性有机物) 3－溶液的浓度较低时，表面张力 急剧地降低，浓度到一定值后， 表面张力几乎不变化。(表面活性剂)
在温度较低时，离子型表面活性剂的溶解度一般较 小，当达到某一温度时，其溶解度突然增大，这一 温度称为Krafft点，可以认为离子型表面活性剂在 Krafft点时的溶解度与其临界胶束浓度相当；
当溶液温度升至某一温度时，非离子型表面活性剂 突然析出而使溶液混浊，这一温度称为浊点，因此 非离子型表面活性剂通常在其浊点以下使用。
2.4.4 分子形态的影响
(1) 亲水基的相对位置
一般情况下，亲水基位于分子中 间时，表面活性剂的润湿性和渗 透性比位于分子末端的强； 但是亲水基位于分子末端时，则 去污力较强。
(2) 亲油基结构中的分支
在表面活性剂类型和分子大小相同的情况下，带 有分支结构的表面活性剂通常具有较好的润湿性 和渗透性，但是去污力较弱。
(c) 非离子表面活性剂中，如醚键(-O-)和羟基(-OH)。
亲水基的亲水性大小的顺序：
-SO3Na，-SO4Na，季铵阳离子>-PO4Na，-COONa >>-O-，-OH 亲水基团将影响溶解度和临界胶束浓度。
表面活性剂的溶解度越大，临界胶束浓度将越高；
表面活性剂的溶解度越小，临界胶束浓度将越低。
(2) 临界胶束浓度的测定
(a) 表面张力法
以表面活性剂溶液的表 面张力γ对浓度的对数lgc 作图得到γ-lgc曲线，曲 线转折点所对应的浓度 即为临界胶束浓度。表 面活性剂需提纯后方可 进行测定。
(完整)表面活性剂习题与答案
第一章概述1。
表面活性剂的定义在加入量很少时即能明显降低溶剂的表面张力，改变物系的界面状态，能够产生润湿、乳化、起泡、增溶及分散等一系列作用，从而达到实际应用的要求的一类物质。
2。
表面活性剂的分类（按离子类型和亲水基的结构）离子类型:a。
非离子型表面活性剂b。
离子型表面活性剂（阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂)亲水基：羧酸盐型、磺酸酯盐型、磷酸酯盐型、胺盐型、季铵盐、鎓盐型、多羧基型、聚氧乙烯型第二章表面活性剂的作用原理❖表面活性、表面活性物质、表面活性剂？因溶质在表面发生吸附（正吸附）而使溶液表面张力降低的性质被称为表面活性，这类物质被称为表面活性物质。
表面活性剂：是一类表面活性物质，其在浓度极低时能明显降低溶液表面张力的物质。
❖表面活性如何表征？假如.是水或溶剂的表面张力，为加入表面活性剂后溶液的表面张力，则表面(界面）张力降低值可表现为。
，在稀水溶液中可以用表面张力降低值与溶液浓度的比值/c来衡量溶质的表面活性。
当物质的浓度c很小时，—c略成直线,每增加一个–CH2，/c增加为原来的3倍。
❖表面活性剂的两大性质是什么？如何解释?两大性质：降低表面张力和胶束的形成降低表面张力：是由亲水、亲油基团相互作用、共同决定的性质，表面活性剂分子吸附于液体表面，用表面自由能低的分子覆盖了表面自由能高的溶剂分子，因此溶液的表面张力降低胶束的形成：达到吸附饱和,表面活性剂的浓度再增加，其分子会在溶液内部采取另一种排列方式，即形成胶束。
❖什么是临界胶束浓度及其测定方法？开始形成胶束的最低浓度被称为临界胶束浓度（critical micelle concentration，简写为cmc）。
测量依据:表面张力、电导率等性质随着表面活性剂浓度的变化，上述性质发生突变的浓度。
1、表面张力法：表面活性剂水溶液的表面张力开始时随溶液浓度的增加急剧下降，到达一定浓度（即cmc)后变化缓慢或不再变化。
特点：简单、不受无机盐的影响；但极性有机杂质干扰大。
表面活性剂表面张力测定
表面活性剂表面张力测定1．测试原理本实验用鼓泡法测定表面活性剂的表面张力，其原理是：如从浸入液面下的毛细管端鼓出空气泡，则需要高于外部大气压的附加压力以克服气泡的表面张力，此附加压力△P与表面张力Υ成正比，与气泡的曲率半径R成反比：△P=2Υ/R若毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形。
当气泡开始形成时，表面几乎是平的，这时曲率半径最大；但随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这时曲率半径R=毛细管半径r，曲率半径达最小值，此时根据Laplace方程，这时附加压力达最大值。
气泡进一步长大，R增大，附加压力变小，直到气泡逸出。
△P max=2Υ/rΥ=(r/2)△P max则：Υ=K△P max式中的系数K可用已知表面张力的标准物质测定（如蒸馏水，25℃，Υ=71.97 mN·m-1）本实验用AF-02型数字式微压式测量仪测定△P maxΥ=K△P max2．测试仪器和试剂（1）测试仪器：AF-02型数字式微压测量仪，数控恒温槽，5ml,10ml移液管各一支，碱式滴定管1支，50lml容量瓶6个，样品管1个，毛细管1个，抽气瓶1个，锥形瓶1个，玻璃漏斗1个。
（2）测试试剂：浓度为0.1%表面活性剂试样溶液：取一定量的待测表面活性剂溶液，加蒸馏水配制而成。
3．测试方法（1）调节恒温槽的温度在25℃，打开AF-02型数字式微压式测量仪的电源，预热20min。
测试仪器装置如图5-1所示。
（2）0.1%表面活性剂试样溶液已配好，利用上述溶液，用50mL容量瓶配制成下列浓度的溶液0.01%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%各50ml。
(3) 用洗液洗净大试管与毛细管,再用自来水和蒸馏水洗净，在大试管中注入适量蒸馏水,使毛细管端刚和液面垂直相切。
(4) 将大试管安装在恒温水溶液内,用小漏斗给抽气瓶装满自来水,连接好装置，无漏气。
(5) 在体系通大气压的条件下按调零按钮，使显示器值为0.000Kpa 。
溶液表面张力的测定实验报告
溶液表面张力的测定实验报告一、实验目的1、掌握最大气泡压力法测定溶液表面张力的原理和方法。
2、测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和表面活性剂分子的横截面积。
3、了解表面张力与溶液浓度之间的关系，加深对表面化学基本概念的理解。
二、实验原理1、表面张力在液体内部，每个分子都受到周围分子的吸引力，合力为零。
但在液体表面，分子受到指向液体内部的合力，使得液体表面有自动收缩的趋势。
要增大液体的表面积，就需要克服这种内聚力而做功。
在温度、压力和组成恒定时，增加单位表面积所做的功即为表面张力，用γ表示，单位为 N·m⁻¹或 mN·m⁻¹。
2、最大气泡压力法将毛细管插入待测液体中，缓慢打开滴液漏斗的活塞，让体系缓慢减压。
当压力差在毛细管端产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就会从毛细管口逸出。
此时，气泡内外的压力差最大，这个最大压力差可以通过 U 型压力计测量得到。
根据拉普拉斯方程：＼（＼Delta p ＝＼frac{2\gamma}｛r}＼）其中，＼（＼Delta p\）为最大压力差，＼（r\）为毛细管半径，＼（＼gamma\）为液体的表面张力。
对于同一根毛细管，＼（r\）是定值。
只要测出\（＼Delta p\），就可以算出液体的表面张力\（＼gamma\）。
3、表面吸附与吉布斯吸附等温式在一定温度下，溶液的表面张力随溶液浓度的变化而变化。
当溶质能降低溶剂的表面张力时，溶质在表面层中的浓度比溶液内部大，称为正吸附；反之，当溶质能升高溶剂的表面张力时，溶质在表面层中的浓度比溶液内部小，称为负吸附。
吉布斯吸附等温式为：＼（＼Gamma ＝＼frac{1}｛RT}＼frac{d\gamma}｛dC}＼）其中，＼（＼Gamma\）为表面吸附量（单位：mol·m⁻²），＼（R\）为气体常数（＼（8314 J·mol⁻¹·K⁻¹\）），＼（T\）为绝对温度，＼（C\）为溶液浓度，＼（＼frac{d\gamma}｛dC}＼）为表面张力随浓度的变化率。
表面张力测定与表面活性剂
06
表面活性剂的安全与环保问题
生物降解性
生物降解性
表面活性剂的生物降解性是指其在自然环境中被微生物分解的能力。理想的表面活性剂应具有良好的生物降解性，以 减少对环境的长期影响。
03
表面活性剂在工业中的应用
洗涤剂
01
表面活性剂在洗涤剂中起到关键作用，能够降低水的表面张力， 使油污和污渍更容易被去除。
02
洗涤剂中的表面活性剂能够形成泡沫，增加与污渍的接触面积，
提高清洁效果。
表面活性剂的种类和浓度对洗涤剂的性能和效果有重要影响，
03
需要根据不同的洗涤需求选择合适的表面活性剂。
和分散能力。
界面张力仪法具有测量精度 高、适用范围广等优点，但 需要特殊仪器和操作技巧， 成本较高。
05
表面活性剂的合成与制备
硫酸化法
硫酸化法是一种常用的表面活性剂合成方法，通过将醇或酚 与硫酸反应，再经过中和、洗涤、干燥等步骤得到硫酸化物 。该方法具有反应条件温和、设备简单、产品性能稳定等优 点，广泛应用于工业生产。
02
表面活性剂在涂料中起到润湿 、分散和稳定的作用，有助于 颜料和填料的均匀分散，提高 涂料的遮盖力和附着力。
03
油漆与涂料中使用的表面活性 剂需要具有耐水、耐油和耐化 学腐蚀等性能，以确保涂层的 持久性和稳定性。
纺织工业
在纺织工业中，表面活性剂用于 处理纤维和织物，以提高其柔软
性、抗皱性和抗静电性能。
02
表面活性剂的种类与性质
阴离子型表面活性剂
总结词
中国石油大学华东-油田化学-表面活性剂的性能测定与评价实验报告
中国石油大学 油田化学 实验报告实验日期:成绩:班级: 学号:姓名: 教师:同组者:表面活性剂的性能测定与评价一、实验目的1.学会一种表面活性剂的表面张力的测定原理和方法，并掌握由表面张力计算临界胶束浓度（CMC ）的原理和方法，学习Gibbs 公式及其应用。
2.学会表面活性剂溶液与原油的油水界面张力的测定原理和方法，并掌握超低界面张力在三次采油中的作用原理。
二、实验原理表面活性剂分子是由具有亲水性的极性基团和具有憎水性的非极性基团所组成的有机化合物，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定向，从而使表面自由能明显降低。
1.表面活性剂的表面张力及CMC 的测定单位表面具有的表面能叫表面张力。
在一定温度、压力下纯液体的表面张力是定值。
但在纯液体中加入溶质，表面张力就会发生变化。
若溶质使液体的表面张力升高，则溶质在表面相表面层的浓度小于在溶液相内部的浓度；若溶质使液体的表面张力降低，则溶质在溶液相表面层的浓度大于在溶液相内部的浓度。
溶质在溶液相表面的浓度和相内部的浓度不同的现象叫吸附。
在一定温度、压力下，溶质的表面吸附量与溶液的浓度、溶液的表面张力之间的关系，可用吉布斯（Gibbs ）吸附等温式表示：dcd RT c σ-=Γ（1）式中：Г——吸附量（mol/L ）c ——吸附质在溶液内部的浓度（mol/L ） σ——表面张力（N/m ）R ——通用气体常数（N ·m/K ·mol ） T ——绝对温度（K ）通过实验若能测出表面张力与溶质浓度的关系，则可作出σ-c 曲线，并在此曲线上任取若干个点作曲线的切线，这些曲线的斜率即为浓度对应的d σ/dc ，将此值代入公式（1）可求出在此浓度时的溶质吸附量。
表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）是表面活性剂溶液非常重要的性质。
若使液体的表面扩大。
需对体系做功，增加单位面积时，对体系做的可逆功称为表面张力或表面自由能。
课程：2015-2016学年 表面活性剂化学实验资料
表面活性剂化学实验实验一、表面活性剂AES临界胶束浓度的测定(γ-lgC)一、实验目的1、掌握表面活性剂溶液表面张力的测定原理和方法2、掌握表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定原理和方法二、实验仪器与试剂1、全自动表面张力仪全自动表面张力计：由水平平台、测力计和仪表组成。
1)水平平台：用微调螺丝可使其垂直上下移动；装有千分尺能估计0.1 mm 的垂直位移。
2)测力计：能连续测量作用于测量单元上的力，并具有至少0.1 mN/m的准确度。
3)仪表：用于指示或记录测力计测量值。
装置应防震避风。
整个仪器要用天平罩保护起来，这有利于减小温度变化和尘埃污染。
4)铂铱环：铂铱丝直径0.3mm。
环的周长通常为（40～60）mm。
5)测量杯：玻璃制品，内径至少8 cm。
对于纯液体的测定，理想的测量杯是矩形平行六面体小皿，边长至少8 cm；这种形状有利于用洁净的玻璃棒或聚四氟乙烯板刮净液体表面。
2、表面活性剂AES3、蒸馏水三、实验原理表面活性剂的水溶液，其浓度达到一定界限时，溶液的物理化学性能（如渗透压、电导、界面张力、密度、去污力等）即发生急剧的变化，该浓度界限称为表面活性剂的临界胶团浓度（cmc）。
cmc的测定方法很多，它们都是利用表面活性剂溶液的性质在cmc时发生突变的这一特性。
如表面张力法、电导法、折光指数法、染料增溶法、光散射法等。
通常，采用表面张力法、电导法进行测定。
本实验采用表面张力法测定表面活性剂的临界胶束浓度。
表面活性剂稀溶液随浓度增高，表面张力急剧降低，当达到cmc后，再增加浓度，表面张力不再改变或改变很小。
测定一系列不同浓度的表面活性剂溶液的表面张力，绘制以表面张力作纵坐标，溶液浓度的对数作横坐标的曲线（γ-lgC），这曲线上的突变点即为临界胶束浓度。
四、实验步骤1）准备测定5.00×10-2mol/L ，5.00×10-3mol/L，5.00×10-4mol/L、5.00×10-5mol/L，5.00×10-6mol/L ，等5份不同浓度的溶液（包括预期的临界胶束浓度）。
表面活性剂性能与测试方法
表面活性剂性能与测试方法1表面活性剂主要包括三方面的性能表征：产物结构表征（或叫产品分析，用来验证合成的是否为目的产物）、产品表面化学性能测定（用以了解产物的结构和性质具有重要意义）、产品应用性能测定（实际应用效果）1.1产物结构表观：红外、质谱（分析相对分子质量）、x射线绕射光谱、扫描电镜、固体核磁共振、差示扫描量热法、透射电镜、动态光散射、等离子体发射光谱（元素分析）、酸碱滴定；1.2产品表面化学性能测量：表面张力、临界胶体浓度、胶体涌入数、c20（表面张力作图可得）、krafft（克拉夫特）点、胶束尺寸及分布、胶束形态、电导率、分散力、增溶能力、耐硬水能力、亲水和亲油的平均值、润湿作用测定（接触角法）、溶液的流变性（和粘度有关系）和动态变频扫描测定；1.2.1性能测试方法1.2.1.1表面张力表面张力的测试方法包括：吊环法、拉起液模法、最大气泡法、线圈法、滴体积法；使用bzy-a型自动表面张力仪,用挤到液膜法测定溶液的表面张力,温度为(200.2)℃,溶液配制后静置30min,使表面活性剂溶液达到平衡,测量时铂金板应充分被溶液润湿。
表面张力数据为测量3次的平均值。
1.2.1.2电导率的测量用二次蒸馏水配置一系列不同浓度的gemini表面活性剂的水溶液，于超级恒温槽恒温（25℃）静置分散均匀，用dds-11a型电导率仪分别测量其电导率，以电导率对浓度作图，曲线的转折点所对应的浓度即为表面活性剂的临界胶束浓度cmc。
1.2.1.3临界胶体浓度（可以通过电导率或者表面张力，均就是使用作图法）作表面张力(γ)-浓度对数(lgc)曲线,曲线上转折点的相应浓度即是表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)。
1.2.1.4胶体涌入数以芘(py)为荧光探针物质(p),二苯甲酮(dpk)为猝灭剂(q),对样品在浓度为10倍的cmc胶束聚集数(nm)进行测定。
荧光光度计的激发波长选为335nm,在374nm波长处读取荧光读数i374。
实验九(b)液体表面张力系数的测定(用毛细管法)
实验九(b) 液体表面张力系数的测定（用毛细管法）实验目的用毛细管法测液体表面的张力系数。
实验仪器毛细管，烧杯，温度计，显微镜，测高仪，纯净水银等。
实验原理 将毛细管插入无限广阔的水中，由于水对玻璃是浸润的，在管内的水面将成凹面。
已知液体的表面在其性质方面类似于一张紧的弹性薄膜。
当液体为曲面时，由于它有变平的趋势，所以弯曲的液面对于下层的液体施以压力，液面成凸面时，这压力是正的，液面成凹面时，这压力是负的，如图3－9b －1所示。
在图3－9b －2 中，毛细管中的水面是凹面，它对下层的水施加以负压，使管内水面B 点的压强比水面上方的大气压强小，如图3－9b－2中（a ）所示，而在管外的平液面处，与B点在同一水平面上的C 点仍于水面上方的大气压强相等。
当液体静止时，在同一水平面上两点的压强应相等，而现在同一水平面上的B 、C 两点压强不相等。
因此，液体不能平衡，水将从管外流向管中使管中水面升高，直至B 点和C 点的压强相等为止，如图3－9b －2中（b ）所示。
设毛细管的截面为圆形，则毛细管内的凹水面可近似地看成为半径r 的半环球面，若管内水面下A 点与大气压的压强差为Δp ，则水面平衡的条件应当是θγππcos 22r r p =∆ （3－9b －1）式中r 为毛细管半径，θ为接触角，γ为表面张力系数。
如水在毛细管中上升的高度为h ，则gh p ρ=∆式中ρ为水的密度。
将此公式代入式（3－9b －1），可得θγππρcos 22r r gh =θργcos 2ghr = （3－9b －2） 对于清洁的玻璃和水，接触角θ近似为零，则 ghr ργ21=（3－9b －3） 测量时是以管中凹面最低点到管外水平液面的高度为h ，而在此高度以上，在凹面周围还有少量的水，因为可以将毛细管中的凹面看成为半球形，所以凹面周围水的体积应等于（πr2）r －)34(213r π＝331r π＝)(32r r π, 即等于管中高为3r 的水柱的体积。
实验报告-表面活性剂
Hebei Normal University of Science & Technology综合化学实验实验报告实验名称：表面活性剂的合成、纯化、表征及在精细化学产品中的应用姓名：路璞学号：1011080312专业：应用化学班级：0803班同组人：刘慧刘晓蕾刘国普指导教师：赵永光张建平赵莹完成时间：2011.12.01河北科技师范学院理化学院综合化学实验室目录摘要 (3)1 绪论 ..................................................................................................... 错误！未定义书签。
2 实验原理 (4)3 仪器、药品 (5)3.1 实验仪器 (5)3.2 实验药品 (5)4 实验过程 (5)4.1 十二烷基硫酸钠的制备 (5)4.2 十二烷基硫酸钠的纯化 (5)4.3 十二烷基硫酸钠表面张力及CMC的测定 (5)4.4 十二烷基硫酸钠在精细化工工业中的应用 (6)4.4.1 餐具洗涤剂的工业制备及性能测定 (6)4.4.2 牙膏的制备及检验 (6)4.4.3 水基涂料的制备及检验 (7)5 结果与讨论 (7)6 结论 (8)参考文献 (9)摘要十二烷基硫酸钠是阴离子硫酸醋类表面活性剂的典型代表，具有广泛的用途。
本文采用氨基磺酸法制备十二氨基硫酸钠，并对粗产品进行纯化，测定其表面张力。
在此基础上研究十二烷基硫酸钠在精细化工中的应用，制备餐具洗涤剂、牙膏和水基涂料，并对其性能进行研究。
结论：该方法能够很好的制备出十二烷基硫酸钠，制备出的精细化工产品符合要求。
关键词：氨基磺酸法；十二烷基硫酸钠；餐具洗涤剂；牙膏；水基涂料1 绪论具有明显“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。
表面活性剂水溶液动态表面张力的测定及吸附动力学
表面活性剂水溶液动态表面张力的测定及吸附动力学一、实验目的1. 熟悉滴体积法测定溶液动态表面张力的方法2. 掌握从动态表面张力数据研究吸附动力学规律的一般方法二、实验原理处于吸附平衡状态的表面活性剂溶液，其本体相与表面层具有不同的组成。
现突然使表面迅速扩展，一部分本体溶液被迫进入表面层。
若表面面积增大的速率足够快，则在表面刚扩展时，表面层与体相有相同或相近的组成，但这不是平衡态。
随后会进行表面活性剂分子从本体相向表面层的扩散，经若干时间后到达新的吸附平衡状态，该过程称为松弛作用(relaxation). 对于发生正吸附的表面活性剂水溶液，松弛过程中溶液的表面张力随时间而降低，其系列数值称为动态表面张力(Dyn amic surface ten sio n) ，换言之，表面活性剂溶液的动态表面张力是指处在非平衡状态的表面在向平衡态趋近时其表面张力随时间而发生的变化。
这种表面张力随时间的变化由以下两个因素控制。
第一，在表面层与亚表面区( 表面下紧挨表面的一薄层本体相溶液)之间表面活性剂分子的交换；第二，在亚表面区与本体相之间通过扩散所进行的表面活性剂分子交换。
如果表面活性剂分子在表面层与亚表面区之间的交换比扩散要快得多(交换能瞬时完成) ，则在动态表面张力向其平衡值趋近的整个期间，表面层与亚表面区之间实际上是处在平衡状态。
在且仅在这种情况下，可以在表面层与亚表面区之间应用吉布斯(Gibbs) 吸附等温式将吸附量与表面张力通过一定的状态方程相联系。
此时吸附属扩散控制机理。
反之，若表面活性剂分子在表面层与亚表面区之间的交换比扩散要慢，则可以假设亚表面区与体相的组成相同。
在这种情况下，表面层在整个表面陈化过程中都不与亚表面区处于平衡态，吉布斯公式不能用。
此时吸附过程受表面层与亚表面区间分子的交换速度所控制，属迁移控制机理。
介于这两种极端情况之间的所有中间状态，由于表面层与亚表面区之间不是处于平衡状态，吉布斯公式也不能用，其吸附过程受各种动力学因素所制约。
物理化学实验----表面活性剂临界胶团浓度CMC值的测定
实验三表面活性剂临界胶团浓度CMC值的测定【实验目的】了解离子型表面活性剂物质临界胶团浓度(CMC)的测定方法。
【基本原理】在表面活性剂溶液中，当浓度增大到一定值时，表面活性剂离子或分子将会发生缔合，形成胶团，对于某表面活性剂，其溶液开始形成胶团的浓度称为该表面活性剂溶液的临界胶团浓度(Critocal Micelle Concentation缩写为CMC)。
由于表面活性剂溶液的许多物理化学性质随着胶团的形成而发生突变，故将CMC看作是表面活性剂溶液的表面活性的一种量度。
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。
在原则上，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CMC。
(1)表面张力法：表面活性剂溶液的表面张力随浓度的增长而降低，在CMC处发生转折。
因此，可用表面张力(γ)——对数浓度(logC)曲线的转折点确定CMC值。
该法不只对低表面活性剂溶液敏感,而且对不含杂质的非离子型表面活性剂也适用。
(2)染料吸附法：基于某些染料的生色有机离子吸附于胶团之上而颜色发生明显改变的事实。
用染料做指示剂。
测定最大吸附光谱的变化来确定CMC。
(3)增溶法：利用表面活性剂溶液对物质的增溶能力随浓度的变化来测定CMC 。
(4)电导法：利用离子型表面活性剂水溶液电导率随浓度的变化关系，从电导率(X)-浓度(c)曲线或当量电导(λ)——c 曲线上的转折点求出CMC 值。
此法仅对离子型表面活性剂适用。
而对CMC 值较大，表面活性低的表面活性剂，因转折点不明显而不灵敏，用哪种，则视具体体系而定。
本实验采用DDS-ⅡA 型电导率仪进行电导率测定而确定CMC 。
【测量原理】电导率仪的工作原理：把振荡器产生的一个交流电压源E 送到电导池R x 与量程电阻(分压电阻)R m 的串联回路中，电导池里的溶液电导愈大R x 愈小，R m 获得的电压E m 也就愈大。
将E m 送至交流放大器放大，再经过讯号整流，以获得推动表头的直流讯号输出，表头直读电导率。
表面张力测定与表面活性剂
压力差（或通过毛细管内加压，或通
过毛细管外减压），那么毛细管尖端
会有气泡产生，其最大压力即是按
Laplace方程所表示的弯曲液面上的
压力差：
pmax p
R pmax 2
2
R
γ = pmaxγ1 / p1
四、滴重法（滴体积法）
（4）、滴重法（滴体积法）
当液体顺毛细管往下流动
至顶端时逐渐聚集成为液滴
并长大，直至液滴的重量等
于（和大于）毛细管端的表
面张力之力时，液滴才会滴
落。
2 π R W
W W F
2 π Rf R
Vρg γ= F
R
五（5、）、毛毛细细管管法法
图4—8所示的弯月面的曲率半径r一般不等
于毛细管内径R，除非弯月面是半球面，即接
触角θ=0。那么在弯月面顶点O处应存在如下
平衡：
以（△p）0=O为顶点的液柱压强p0 2 g h
（当θ≈0时）则有：
2 π R cos (π R2 h) g
Rh 2 cos 2 a2 rh g g
γ ≈ 1 ΔρgRh 2
γ
≈1 2 c osθ
ΔρgRh
忽略了液柱顶端弯月面处冠状部分液体的重量，为此有如下修正公式：
γ
≈1
R Δρg(
+ h)R
23
§2.1.2 表面活性与表面活性剂
正辛烷(液／水) 50.8
293 CaF2(固) 450 78
293 He(液)
0.308 2.5
正辛烷(液)
21.8
293 Xe(液)
18.6 163
影响表面张力的因素
表面张力是一种强度性质，纯液体的表面张力通 常是指液体与饱和了本身蒸气的空气而言。 影响表（界）面张力的因素主要有： ● 液体本身的性质有关外，还与共存的另一相的性质
表面张力的测定方法
1、 滴重法【6】 、基本原理 滴重法也叫做滴体积法，这种反分法比较精确而且简便。其基本原理是：自一 毛细管滴头滴下液体时，液滴的大小与液体的表面张力有关，即表面张力越 大，滴下的液滴也越大，二者存在关系式：
W=2πRγf (1) γ=W/(2πRf} (2) 式中，W 为液滴的重量；R 为毛细管的滴头半径，其值的大小由测量仪器决 定；f 为校正系数。一般实验室中测定液滴体积更为方便，因此式（2）又可写 为： γ=(Vρg/R)×(1/2πf) (3) 式中，V 为液滴体积；ρ为液体的密度；f 为校正因子。 对于特定的测 数滴液体的体积, 就可计算出该液体的表面张力。 方法特点【7】
式中Δp 为两毛细管的压差；Δt 为两管插入液面的高度差。 优点 (1)通过调整毛细管的插入深度来降低测量和计算的复杂程度； (2)现在的技术可用来测绝对表面张力也可用来测相对表面张力； (3)通过选择合适的毛细管，大范围的气泡生成周期是可以达到的，从十分之一 秒到几分钟，而且可用来测动态表面张力； (4)此种方法比差分毛细管上升法有更好的重复性。 5、Wilhelmy 盘法【11】 、测定原理 用铂片、云母片或显微镜盖玻片挂在扭力天平或链式天平上，测定当片的底边 平行面刚好接触液面时的压力，由此得表面张力，公式为：
一、 测定方法 液体表面张力的测定方法分静态法和动态法。静态法【2-3】有毛细管上升
法、DuNouy 吊环法、Wilhelmy 盘法、旋滴法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压 力法；动态法【4-5】有旋滴法、震荡射流法和悬滴法等。其中毛细管上升法和最 大气泡压力法不能用来测液-液界面张力。Wilhelmy 盘法，最大气泡压力法，振 荡射流法可以用来测定动态表面张力。
即
、优点 此种方法设备简单，操作方便，不需要完全湿润，它既是相对的方法，也是绝 对的方法。可以测量静态和动态的表面张力，测量的有效时间范围大，温度范 围宽。 、缺点 (1)气泡不断生成可能会扰动液面平衡，改变液体表面温度，因此不易控制气泡 形成速度； (2)要求在气泡逸出瞬间读取气泡的最大压力，因此此值很难测准； (3)毛细管的半径不易准确测定； (4)此法中，最大压差为大气压与系统压力的差值，因此，当室内气流流动时， 会造成大气压的变化，使实验测得的数据产生一定误差； (5)为了消除溶液静压对测定结果的影响，测定时要求测量的毛细管插入液体中 的深度为 0,但要调整毛细管尖端与被测液面相切有一定的难度。 4、差分最大气泡压力法【10】 、测定原理 差分最大气泡压力法原理是:两个同质异径的毛细管插入被测液体中，气泡从毛 细管中通过后到达液体中，测量两个毛细管中气泡的最大压力 p1 和 p2,，表面 张力是压差的函数，计算公式为：
(完整版)表面活性剂参考答案
表面活性剂作业题答案第一章绪论1.表面活性剂的结构特点及分类方法。
答：表面活性剂的分子结构包括长链疏水基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。
由于它的分子中既有亲油基又有亲水基，所以，也称双亲化合物表面活性剂一般按离子的类型分类，即表面活性剂溶于水时，凡能离解成离子的叫做离子型表面活性剂，凡不能离解成离子的叫做非离子型表面活性剂。
而离子型表面活性剂按其在水中生成的表面活性离子种类，又可分为阴离子、阳离子和两性离子表面活性剂三大类。
此外还有一些特殊类型的表面活性剂，如元素表面活性剂、高分子表面活性剂和生物表面活性剂等。
2.请解释表面张力、表面活性剂、临界胶束浓度、浊点、Krafft点等概念。
表面张力是指垂直通过液体表面上任一单位长度、与液体面相切的，收缩表面的力。
表面活性剂是指在加入很少量时就能显著降低溶液的表面张力，改变体系界面状态，从而产生润湿、乳化、起泡、增溶等一系列作用，以达到实际应用要求的物质。
表面活性剂在水溶液中形成胶团的最低浓度，称为临界胶团浓度或临界胶束浓度。
浊点（C. P值）：非离子表面活性剂的溶解度随温度升高而降低，溶液由澄清变混浊时的温度即浊点。
临界溶解温度（krafft点）：离子型表面活性剂的溶解度随温度的升高而增加，当温度增加到一定值时，溶液突然由浑浊变澄清，此时所对应的温度成为离子型表面活性剂的临界溶解温度。
3.表面活性剂有哪些基本作用？请分别作出解释。
1）润湿作用：表面活性剂能够降低界面张力，使接触角变小，增大液体对固体表面的润湿的这种作用。
2）乳化作用：表面活性剂能使互不相溶的两种液体形成具有一定稳定性的乳状液的这种作用。
3）分散作用：表面活性剂能使固体粒子分割成极细的微粒而分散悬浮在溶液中的这种作用，叫作分散作用。
4）起泡作用：含表面活性剂的水溶液在搅拌时会产生许多气泡，由于气体比液体的密度小，液体中的气泡会很快上升到液面，形成气泡聚集物（即泡沫），而纯水不会产生此种现象，表面活性剂的这种作用叫发泡作用。
表面张力测量CMC
China Cleaning Industry722014年第4期1. 前言临界胶束浓度（critical micelle concentration，简称cmc）作为表面活性剂的表面活性的一种量度，是表征表面活性剂特性的重要指标之一。
临界胶束浓度决定表面活性剂的用量[1]。
因此，深入探究温度对表面活性剂临界胶束浓度的影响，对于配方师具有实际应用价值。
分析表面活性剂的cmc的目的是弄清表面活性剂水溶液的物理性质cmc附近发生显著变化。
常用的cmc测定方法表面张力法探究温度对表面活性剂临界胶束浓度的影响王宝仁（辽宁石化职业技术学院督导与质量评价中心，辽宁 锦州 121001）有表面张力法、染料增溶法、电导率法、光散射法等。
但是，不同理化性质对表面活性剂总浓度变化的响应范围和灵敏度不同，导致采用不同方法所测得的cmc值也有所不同[1]。
本文采取表面张力法对非离子型表面活性剂的cmc进行了测定，探究了温度对表面活性剂cmc的影响。
2. 实验部分2.1 仪器及试剂FA1204B型电子天平（上海佑科【摘 要】 临界胶束浓度是表面活性剂的一个重要性质。
本文用表面张力法测定了非离子型表面活性剂的临界胶束浓度。
结果表明，随着温度升高，非离子型表面活性剂的临界胶束浓度反而会降低。
对温度影响表面活性剂临界胶束浓度的机理进行了初步分析。
【关键词】表面活性剂；临界胶束浓度；吐温80；表面张力法；最大气泡法仪器仪表有限公司）：78-1型磁力加热搅拌器（金坛市华峰仪器有限公司）；压力计（南京桑力电子设备厂）；恒温水浴槽。
吐温-80溶液（山梨醇聚氧乙烯酯）；所有试剂均为分析纯，水为二次去离子水。
2.2 表面张力法实验过程先用滴液漏斗、带有支管的玻璃管、烧杯、毛细管和数字式微压差测压计等，组装成如图1所示的最大气泡法装置。
应用与研究/Research & DevelopmentApril, 2014中国洗涤用品工业73将恒温水浴槽的温度分别设定为20℃、30℃、40℃、50℃，待温度恒定即开始实验。
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医学参考A
0.54
15
医学参考A
§2.1.3 表面活性剂的结构特点
表面活性剂的两亲结构
从分子结构观点看，表面活性剂的分子中都有一个 共同的特点，即含有亲水的极性基团和憎水的非极 性基团。如：两亲分子（硬脂酸）
H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 C C C CC C C
H2
O
CC
C C C C C C C C C OH H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2
293 Fe(固)
2150 1673
苯(液)
28.88
293 Fe(固)
1880 1808
丙酮(液)
23.7
293 Hg(液)
485 293
正辛醇(液／水) 8.5
293 NaCl(固) 227 298
正辛酮(液)
27.5
293 KCl(固)
110 298
正己烷(液／水) 51.1
293 MgO(固) 1200 298
有关； ● 温度：温度增加，表面张力降低。 ● 压力：压力增加，表面张力降低。
3
医学参考A
表面张力测定方法
滴重法：精确简便 毛细管上升法：精确度高，最常用 环法 吊片法 最大气泡压力法 滴外形法：表面吸附速率很慢的溶液
4
医学参考A
第二节 表面张力的测定
（1） 威廉米（Wilhelmy）板法（吊片法）
γ ≈ 1 ΔρgRh 2
γ
≈1 2 c osθ
ΔρgRh
忽略了液柱顶端弯月面处冠状部分液体的重量，为此有如下修正公式：
γ
≈1
R Δρg(
+
h)R
2
3
10
§2.1.2 表面活性与表面活性剂
第1类（曲线A）：溶液表面张力
随浓度增加而缓慢升高，大 致呈直线关系，如：无机酸、
A
碱、盐等
第2类（曲线B）：溶液表面张力
正己烷(液)
18.4
正辛烷(液／水) 50.8
293 CaF2(固) 450 78
293 He(液)
0.308 2.5
正辛烷(液)
21.8
293 Xe(液)
18.6 163
2
影响表面张力的因素
医学参考A
表面张力是一种强度性质，纯液体的表面张力通 常是指液体与饱和了本身蒸气的空气而言。 影响表（界）面张力的因素主要有： ● 液体本身的性质有关外，还与共存的另一相的性质
16
医学参考A
界面吸附及定向排列
当溶液浓度较稀，吸附量不大时，表面活性剂分子在表面 层有较大的活动范围，它们的排列不那么整齐，但其憎水 基团仍然倾向于逸出水面。
12
表面活性物质
医学参考A
能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面 活性物质。
这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的 非极性碳链或碳环有机化合物。亲水基团进入水 中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定 向排列。
表面活性物质的表面浓度大于本体浓度，增 加单位面积所需的功较纯水小。非极性成分愈大， 表面活性也愈大。
表面活性物质的浓度对溶液表面张力的影响，
可以从
c曲线中直接看出。
Traube 规则
甲酸
Traube研究发现，
同一种溶质在低浓度时
65
表面张力的降低与浓度
乙酸
成正比
50
丙酸
不同的酸在相同的
浓度时，每增加一个
CH2，其表面张力降低
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
35
效应平均可增加约3.2倍
丁酸
戊酸
0.18
0.36
c /(mol dm3)
径r，就可以准确地计算值，然而b是不容易测知的。
9
医学参考A
从另一个角度分析毛细上升，那就是与弯月面相切的
向上的表面张力将液体拉升一个高度h以液体重力平衡这
个表面张力，即：
（当θ≈0时）则有：
2 π R cos (π R2 h) g
Rh 2 cos 2 a2 rh g g
医学参考A
表面张力
从力的角度：作用于表面单位长度边缘 的力；
从能量角度：单位表面的表面自由能
1
医学参考A
某些液体、固体的表面张力和液／液界面张力
物质
/(10-3 T/K 物质
/(10-3 T/K
N·m-1)
N·m-1)
水(液)
72.75
293 W(固)
2900 2000
乙醇(液)
22.75
随浓度增加而逐渐降低，如：
有机酸、醇、醛等
σ B
第3类（曲线C）：溶液表面张力
浓度很低时急剧下降，很快
达到最低点，此后溶液表面
张力随浓度变化很小，例如
C
肥皂、长链烷基苯磺酸钠等
(表面活性剂）
浓度
医学参考A
11
医学参考A
在一定的温度下，纯液体的表面张力有一 定值，且表面层的组成与内部的相同；但 加入溶质后，表面张力会发生变化，且溶 液表面层的浓度不同于其内部浓度。
（4）、滴重法（滴体积法）
当液体顺毛细管往下流动 至顶端时逐渐聚集成为液滴 并长大，直至液滴的重量等 于（和大于）毛细管端的表
面张力之力时，液滴才会滴
落。
2 π R W
W W F
2 π Rf R
Vρg γ= F
R
8
医学参考A
五（5、）、毛毛细细管管法法
图4—8所示的弯月面的曲率半径r一般不等
W 2(l l) cos
W 2l
5
医学参考A
（2）、 Du Nouy环法 从原理上讲是用环圈取代了板法中的吊片。
W 2 π R 2 π R 2 π R 2 π(R 2r)
W 4 π R
W F
4πR
式中F为修正因子
6
医学参考A
三（3、）、最最大大气气泡泡压力压法力法
13
非表面活性物质
医学参考A
能使水的表面张力明显升高的溶质称为非表 面活性物质。如无机盐和不挥发的酸、碱等。
这些物质的离子有水合作用，趋向于把水分 子拖入水中，非表面活性物质在表面的浓度低于 在本体的浓度。
如果要增加单位表面积，所作的功中还必须 包括克服静电引力所消耗的功，所以表面张力升 高。
14
将内半径为R的毛细管与待测液面
刚刚接触，然后让毛细管内外有一个
压力差（或通过毛细管内加压，或通
过毛细管外减压），那么毛细管尖端
会有气泡产生，其最大压力即是按
Laplace方程所表示的弯曲液面上的
压力差：
pmax p
pmax
R 2
2
R
γ = pmaxγ1 / p1
7
医学参考A
四、滴重法（滴体积法）
于毛细管内径R，除非弯月面是半球面，即接
触角θ=0。那么在弯月面顶点O处应存在如下
平衡：
以（△p）0=O为顶点的液柱压强p0 2 g h
r
rh 2 a2 g
1 g r h
2
图4-8毛细现象示意图
式中a2称为毛细管常数。由第三式可知，只要测出毛细上升高度h,及曲率半