电导法测定表面活性剂临界胶束浓度详解

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ຫໍສະໝຸດ Baidu注意事项
思考题
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1. 若要知道所测得的临界胶束浓度是否准确，可 用什么实验方法验证之？
2. 溶解的表面活性剂分子与胶束之间的平衡温度 和浓度有关系，其关系式为：
d ln cCMC ΔH =dT 2RT 2
试问如何测出其热效应△H？
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仪器试剂
电导率仪一台； 容量瓶(50mL) 12只； 仪器： 电导电极一支；
十二烷基苯磺酸钠(分析纯) 试剂： 氯化钠
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实验步骤
1. 取 2g/L 的十二烷基苯磺酸钠溶液 10 毫升，测定 其电导。之后，每次加入5毫升稀释到一定浓度 的（氯化钠稀释 1、2组0.2g/L;3、4组0.4g/L；5、 6 组 0.6g/L ； 7 、 8 组 0.8g/L ）氯化钠溶液进行稀 释并测定电导，一共稀释测定 18 次，至总体积 100毫升。 2. 开通电导率仪的电源预热20min。 3. 列表记录各溶液对应的电导，并换算成电导 率或摩尔电导率。
电导法测定水溶性表面活 性剂的临界胶束浓度
2008级物理化学实验
2010年4月
实验目的
1. 了解表面活性剂的特性及胶束形成原理。 2. 掌握电导仪的使用方法。 3. 用电导法测定十二烷基苯磺酸钠（LAS） 的临界胶束浓度。 4.考察氯化钠浓度对LAS临界胶束缚浓度的 影响。
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2. 摩尔电导
1mol电解质全部置于相距为1m的两个电极之间,溶液的电导称之 为摩尔电导,以m表示。
如溶液的浓度以C表示,则电导可以表示为: m =/(1000C)
式中m的单位是S· m2· mol-1;C的单位是mol· dm-3。
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表面活性剂的渗透，润湿，乳化，去污，分散，增溶和起 泡作用等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 的物理溶液化学性质（吸附）和内部性质（胶束形成）有 着重要意义。而临界胶束浓度（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，临界胶束浓度又 是表面活性剂溶液性质发生显著变化的一个“分水岭”。 因此，表面活性剂的大量研究工作都与各种体系中的CMC 测定有关。
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实验原理
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溶于水中。
本实验利用 DDS-11A 型电导仪测定 不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电 导值 ( 也可换算成摩尔电导率 ) ，并作电 导值 ( 或摩尔电导率 ) 与浓度的关系图， 从图中的转折点求得临界胶束浓度。
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3. 试验数据记录表
浓度/mol· L-1
电导率
浓度/mol· L-1 电导率
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数据记录与处理
1. 计算各浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的 电导率和摩尔电导率。 2. 将数据列表，做κ-c图与λm—c图，由曲 线转折点确定临界胶束浓度CMC值。
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实验原理
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。由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，表 面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的。 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”。
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十二烷基磺酸钠水溶液的物理性质与 浓度关系图
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实验原理
1. 电导(G)和电导率（）
描述导体导电能力的大小，常以电阻的倒数表示。
G=1/R， 单位是西门子S 。 G=(A/l) 或 =(1/A)(1/R) 称为电导率或比电导(=1/),它相当于长度为1m,截面积为1m2 导体的电导,其单位是S· m-1。 对于确定的电导池来说 ,1/A是常数,称为电导池常数。电导池常数 可通过测定已知电导率的电解质溶液的电导(或电阻)来确定。
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思考题
测定CMC的方法很多，常用的有表面张力法，电 导法，染料法，增溶作用法，光散射法等。这些 方法，原理上都是从溶液的物理化学性质随浓度 变化关系出发求得。 其中表面张力和电导法比较简便准确。表面张力 法除了可求得CMC之外，还可以求出表面吸附等 温线，此外还有一优点，就是无论对于高表面活 性还是低表面活性的表面活性剂，其CMC的测定 都具有相似的灵敏度，此法不受无机盐的干扰， 也适合非离子表面活性剂; 电导法是经典方法，简便可靠。它只限于离子性 表面活性剂，此法对于有较高活性的表面活性剂 准确性高，但过量无机盐存在会降低测定灵敏度， 因此配制溶液应该用电导水。
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实验原理
以胶束形式存在于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，以CMC表示。 当表面活性剂溶于水中后，不但定向地吸附在 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，亲油基伸向油相或空气；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。