表面活性剂的测定

学号14081703050

物理化学

设计性实验论文

作者王新良届别2008届

院别化学化工学院专业化学教育完成时间2010年11月23日

表面活性剂CMC的测定

指导老师: 张建策实验同组者：陈红、杨林、汪龙、王新良

摘要：表面活性剂分子是由具有亲水性的极性基团和具有疏水性的非极性就按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，从而是表面自由能明显降低。在表面活性剂溶液中，当溶液浓度增大到一定值是，表面活性剂离子或分子不但在表面聚集而形成单分子曾，而且杂溶液不饿你内不也三三两两的以疏水基相互靠拢，聚集在一起形成胶束。形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度，即CMC.常用的方法有表面张力法、电导法、染料法等。本实验采用电导法来测定表面活性剂的CMC值，而本实验采用电导法测定表面活性剂的电导率来确定CMC值。做k-c曲线，有曲线的转折点求出CMC值。

前言：

表面活性剂分子由亲水基和疏水基两部分组成。具有亲油（疏水）和亲水（疏油）两个部分的两亲分子，能吸附在两相界面上，呈单分子排列使溶液的表面张力降低，且表面活性剂的品种十分繁多，性质差异，除与烃基的大小、形状有关外，主要与亲水基的不同有关。因而表面活性剂按亲水基可分为两大类：离子型和非离子型表面活性剂。表面活性剂溶于水时，凡能离解成离子的称离子型表面活性剂；凡不能离解成离子的称非离子型表面活性剂。而离子型表面活性剂又分为阴离子型、阳离子型和两性离子型表面活性剂。另外，还有含氟、硅、硼等特种表面活性剂，一般按其亲油基分类。每类特种表面活性又可分进一步为为阳离子、阴离子、非离子及两性离子表面活性剂。

表面活性剂是一类具有特殊性质的专用化学品，其分析除对照产品各级质量标准的测定项目外，尚需要作性能分析、理化性能分析等。从分析方法讲，随着表面活性剂合成工业和应用的发展，其分析方法也不断充实，日趋完善。经典的化学分析法已相当成熟，进入标准化和规范化阶段。

CMC是表面活性剂的一种重要量度，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，只有溶液浓度稍高于CMC时，才能充分发挥表面活性剂的作用。比如图2的洗涤去污过程。

目前表面活性剂广泛用于石油、纺织、农药、采矿、食品、民用洗涤等各个领域，具有润湿、乳化、洗涤、发泡等重要作用。

关键词： 浓度 电导率 正文： 【实验目的】

1、了解表面活性的特性及；

2、胶束形成的原理；

3、用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束的浓度。 【实验原理】

由具有“两亲”性质的分子组成的物质称为表面活性剂。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有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：如羟酸盐（肥皂，1735C H C O O N a ），烷基硫酸盐（十二烷

基硫酸钠，（32114()CH CH SO Na ）烷基磺酸盐（十二烷基苯磺酸钠，

3211653()CH CH C H SO Na ）等；

2、阳离子型表面活性剂：主要是胺盐，如十六烷基三甲基溴化铵，十二烷基二甲基叔胺

（32()RN CH HCl ）和十二烷基二甲基氯化胺（32()RN CH Cl ）；

3、非离子型表面活性剂：如聚氧乙烯类（22()R O CH CH O nH --）

表面活性剂溶入说中后，为使自己成为溶液中的稳定分子，有可能采取两种

如途径：一是把亲水基留在水中，亲油基伸向空气或油相；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。前者就是表面活性分子吸附在表面上，其结果是降低界面张力，形成定向排列的单分子膜，后者就是形成胶束: 如下图：

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的溶于水中。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(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、电导率、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。则本实验就是利用DDS-12电导率测定不同浓度的十二烷基苯磺酸钠水溶液的电导率，并作电导率与浓度关系图，从图中的转折点即可求得临界胶束浓度。

【实验试剂与仪器】

试剂：电导水、十二烷基硫酸钠（分析纯）；

仪器：DDS-11A 电导率仪 1 台、电导电极（电导池常熟0.94）；100 mL 容量

【实验步骤】

1、分别称取质量为0.06、0.1

2、0.17、0.2

3、0.26、0.29、0.35、0.40、0.46、0.52、0.58g 的十二烷基硫酸钠；

2、把上面所称的质量的十二烷基硫酸钠配成100mL 的溶液；

3、用电导率仪从稀到浓分别测定上述各溶液的电导率，平行测定三次；

4、实验结束后，用去离子水洗净电导池和电极，整理试验台。 【实验数据处理与分析】

室温：16.8℃； 实验温度：16.8℃； 大气压：101.12P K pa = 电导池常熟：0.94cell K =；十二水硫酸钠：32114()CH CH SO Na ；

十二水硫酸钠的相对分子质量：288.38M =；100V mL =； 则浓度计算：m C M V

=

∙；其中m 是十二水硫酸钠的质量；

如下表：

表 1 不同浓度下的电导率

类别 序号 浓度/C mol/L

电导率(/S cm μ)

平均电导率

摩尔电导率

(21

s m m ol -∙) 浓度

mol/L

2 0.00416 350 350 380 0.0360

8.6514 0.0645 3 0.00589 780 760 750 0.0763

12.94317 0.0767 4 0.00798 860 860 858 0.0859

10.77037 0.0893 5 0.00902 750 725 725 0.0733

8.1301 0.0950 6 0.01006 760 750 749 0.0753

7.48794 0.1003 7 0.01214 875 850 850 0.0858

7.06943 0.1102 8 0.01387 900 875 875 0.0883

6.36599 0.1178 9 0.01595 950 925 920 0.0932

5.84283 0.1263 10 0.01803 950 950 950 0.0950

5.26848 0.1343 11 0.02011

975 975 980 0.0977

4.85771 0.1418

k /(s /m )

图 1 浓度与摩尔电导率关系图

即从上图中得到：CMC=0.008345 mol/L;

文献值40℃，C 12H 25SO 4Na 的CMC 为8.7×10-3mol ／L ； 实验分析：

实验数据与文献值有差异原因有：①温度不同；②实验过程中的水未用去离子水对实验结果偏大有影响；