表面活性剂原理

临界胶束浓度CMC的测定设计实验的方案

班级：1285031

学号：20

姓名：裴海睿

室温大气压

实验日期：

前言

表面活性剂：

加入很少量时会显著降低溶液的表面张力，改变体系的表面状态，从而产生润湿、乳化、起泡、增溶等一系列作用，这些物质称为表面活性剂。

表面活性剂原理：通过分子中不同部分分别对于两相的亲和，使两相均将其看作本相的成分，分子排列在两相之间，使两相的表面相当于转入分子内部。从而降低表面张力。由于两相都将其看作本相的一个组分，就相当于两个相与表面活性剂分子都没有形成界面，就相当于通过这种方式部分的消灭了两个相的界面，就降低了表面张力和表面自由能。

表面活性剂的作用：表面活性剂具有洗涤、润湿、渗透、分散、乳化、破乳、增溶、起泡、消泡、润滑、减摩、柔软、防静电、防锈、防腐蚀、匀染、杀菌、增稠等各方面的作用和功能。

表面活性剂的应用：除大量用于合成洗涤剂和化妆品工业外, 还表面活性剂的广泛应用于纺织、印染、造纸、皮革、食品、医药、石油、化纤、塑料、农药、涂料、染料、化工、采矿、选矿、农业等各个领域。表面活性剂素有“ 工业味精” 之称。可以说, 润湿、渗透、分散都与表面活性剂的表面张力的降低有关, 只是侧重有所不同。

表面活性剂的意义：表面活性剂是从20 世纪50 年代开始随着石油化工业的飞速发展而兴起的一种新型化学品，是精细化工的重要产品，享有“工业味精”的美称。它几乎渗透到一切技术经济部门。当今，表面活性剂产量大，品种逾万种。随着世界经济的发展以及科学技术领域的开拓，表面活性剂的发展更加迅猛，其应用领域从日用化学工业发展到石油、食品、农业、卫生、环境、新型材料等技术部门。但在表面活性剂给人们生活、给工农业生产带来极大方便的同时，也给环境带来了污染，因此，研究表面活性剂发展及其趋势，对表面活性剂工业，乃至我国整体工业经济有着非常重要作用和意义。

测定CMC的原理和方法：

溶解度法

测定原理：由于表面活性剂具有两亲结构，故其加入到药液中，使某些不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加。研究表明，被增溶的物质(如碳氢化合物)溶解于胶束内部增水基团集中的地方，致使密度显著增加。以溶液的溶解度S对表面活性剂浓度c做图，由S-c曲线上出现转折点，该点对应的浓度值即为表面活性剂的CMC值。对溶液颜色较深的药液，可直接用测溶解度的方法求CMC；对颜色较浅的制剂，为提高灵敏度，可用颜色变化求溶解度,再由S-c关系图求得CMC。方法：先在药液中

加入不溶于水的固体染料，然后由小到大改变表面活性剂的浓度，达CMC后染料的溶解度急剧增加,则整个溶液呈染料的颜色。如果染料的加入对CMC较小的表面活性剂的CMC测定有影响时，可用烃类代替染料。因为在稀表面活性剂溶液中(，烃类一般不溶或不随浓度改变;但当表面活性剂浓度超过CMC时，溶解度急剧增加，其值大小可用光散射光度计测定溶液的浊度变化而确定。大多数的测定是用436nm或546nm汞线进行的。

紫外分光光度法

测定原理：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~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。

电导法测AES的临界胶束浓度及温度对其影响

实验原理：1、表面活性剂是一类具有“两亲”性质的分子组成的物质，

其分子由极性和非极性两部分组成。按离子的类型可分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂三大类；

2、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

3、随着表面活性剂在溶液中浓度的增长，球形胶束还可能转变成棒形胶束以至层状胶束。后者可用来制作液晶，它具有各向异性的性质。

4、胶束的球形结构和层状结构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。在CMC点上，由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质与浓度的关系曲线出现明显转折，如下图所示25℃时AES水溶液的物理性质和浓度关系。

25℃时AES水溶液物理性质和浓度的关系

5、本实验通过测定不同浓度AES水溶液的电导值，作电导率-浓度关系图，由图中的转折点即可求出AES水溶液在该温度下的临界胶束浓度。

实验仪器和药品：DDS-320型电导率1台

DJS-1C型铂黑电极 1 支

SC-15A 数控超级恒温槽 1 台

容量瓶（50mL） 3 只

移液管（10mL) 1 支

KCL、AES

实验步骤：1、了解和熟悉DDS-320型电导率仪的构造和使用注意事项;

2、用电导水或重蒸馏水准确配制0.01mol/L KCl标准溶液;

3、AES在80℃烘干烘干，3小时后，用电导水或重蒸馏水准确配成0.020mol/L的溶液;

4、预热恒温水浴;

5、将0.020mol/L的AES溶液准确稀释成浓度为0.002、0.004、0.00

6、0.00

7、0.00

8、0.00

9、0.010、0.012、0.014、0.016、0.018和0.020mol/L的溶液各50ml（由于容量瓶有限，以三个浓度的溶液为一组，分四组完成）;

6、用电导仪从稀到浓分别测定上述各溶液的电导率(用后一个溶液荡洗存放过前一个溶液的电极及容器3次以上，各溶液测定前需恒温10min);

7、每个溶液的电导率读数3次，取平均值

8、温度对AES临界胶束浓度影响，改变温度，重复上述操作，对比数据，比较不同温度下临界胶束浓度是否有改变

9、数据处理