设计性实验十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂临界胶束浓度(原始) 2

设计性实验报告

实验名称十六烷基三甲基溴化铵阳离子表面活性剂的临界胶束浓度的测定及温度影响因素的分析

实验报告人-------------- 学号 --------------- 班级-----

实验日期2013年 5 月21日

室温25.2 ℃大气压100.19KPａ

指导老师

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一．前言

凡能显著改变表面（或界面）性质的物质都称为表面活性剂[1]。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），如肥皂和各种洗涤剂等。

表面活性剂分子都是由极性和非极性两部分组成，可分为三类：

（1）阴离子型表面活性剂如羧酸盐、烷基硫酸盐、烷基磺酸盐等。

（2）阳离子型表面活性剂主要是铵盐，如十二烷基二甲酸叔铵。

（3）非离子型表面活性剂如聚氧乙烯类[1]。

在溶液内部形成胶束(Micelle) 是表面活性剂一个重要的性质[2]。胶束的形

成是发生胶束增溶作用的前提条件，而临界胶束浓度(CMC) 则是表面活性剂在水中形成胶束的标志之一。临界胶束浓度(Citical Micell Concentration简称CMC) 是表面活性剂形成胶束( 胶团)的最低浓度. CMC是表面活性剂与溶液性剂的

重要分界线, 由于表面活性剂溶液的一些物理及化学性质, 如表面张力, 摩尔

电导率, 渗透压、浊度、光学性质等在临界胶束浓度时都有显著的变化, 所以通过测定发生这些显著变化时的转变点,就可以得知CMC[3]。

测定表面活性剂的临界胶束浓度的实验原理：

电导法

十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为一种阳离子表面活性剂,它们在稀溶液中能电离,分别以正、负离子的形式存在,其稀溶液的性质与正常的强电解质溶液相似,溶液的电导率随浓度的上升而增加。离子型表面活性剂的导电性质在CMC 前后有很大不同。在CMC 之前,浓度增加,电导率成正比的增大;在CMC 之后,溶液中单体浓度达到饱和,表面活性剂分子开始形成胶束,以单体分子和胶束聚集

体的形式导电,增加浓度,单体分子数目不再增加,只增加胶束的浓度。在浓度—电导率（k~c）图上表现为CMC前后直线斜率的变化,两条不同斜率的直线的交点所对应的浓度即CMC。

对于一般的电解质溶液，其导电能力由电导G，即电阻的倒数（1/R）来衡量。G=1/R=ka/l式中k为a=1m2、l=1m时的电导，称为电导率：l/a称为电导池常数。电导率K与摩尔电导率∧m有下列关系：∧m=k/c 式中，∧m为1mol电解质溶

液的导电能力，c为电解质溶液的摩尔浓度。∧m随电解质浓度而变，对强电解

质的稀溶液，有∧m=∧m∞-A√c,式中∧m∞为浓度无限稀释时的摩尔电导，A为一常数[4]。

二、实验部分

仪器和药品

实验步骤

注：M CTAB=364.45 其CMC的理论值为9.11 ×10- 4mol•L - 1

一．电导法测定CMC [5]

1.配制母液（浓度为0.005 mol•L– 1）

准确称取十六烷基三甲基溴化铵1.8223g，在150ml小烧杯中加入20ml蒸馏水溶解，转入1L容量瓶中，再用少许蒸馏水洗涤烧杯三次，洗涤液也转入容量瓶中。初步摇匀，再加蒸馏水至刻度，摇匀。

2.测定不同浓度表面活性剂的电导率

（1）调节恒温槽温度为25℃，在150ml小烧杯中准确加入20ml蒸馏水，插入电导率电极，保温10分钟，然后测定水的电导率。

（2）用移液管准确加入40ml已恒温的十六烷基三甲基溴化铵溶液于100ml容量瓶中，然后加入蒸馏水至刻度线。静置三分钟，插入电导率仪电极，测定该溶液的电导率，每个浓度测两次，取其平均值。

（3）采用同样的方法，依次加入已恒温的十六烷基三甲基溴化铵溶液30ml、24ml 、20ml、19ml、18ml、16ml、10ml、5ml。分别测定20×10 - 4mol•L – 1、15×10 - 4mol•L – 1、12×10 - 4mol•L – 1、10×10 - 4mol•L – 1、9.5×10 - 4mol•L – 1、9×10 - 4mol•L – 1、8×10 - 4mol•L – 1、5×10 - 4mol•L – 1、2.5×10 - 4 mol•L – 1系列浓度十六烷基三甲基溴化铵溶液的电导率。

3. 数据记录及处理

（1）数据记录

K水=17.31 us/cm

注：k溶液=k测得值——k水

（2）以k~c作图即可求出CMC

注：

本实验以电导率对浓度作图，电导率测得值与真实值的差值为水的电导率，此值是一个常数，因此本实验也可以电导率的测得值与浓度作图，只是折线会在以电导率真实值为坐标轴的图上上移若干个单位，但是两个方法作图的拐点不会变，因此对实验没有影响。

二、研究表面活性剂CMC的影响因素

温度变化对CMC 值的影响[6]

1.用电导法测定CTAB 水溶液在不同温度下,分别为20 ℃,25 ℃,30 ℃,35 ℃,40℃的CMC 值。

2.探讨温度变化对CMC值的影响以CMC~T作图，得出结论。

3.数据记录及处理，以CMC~T作图得到温度对CMC值的影响

电导法测CTAB胶束浓度

温度对胶束浓度的影响

K-C图

CMC-T图

实验结果：综合之后的实验数据得到25℃时CTAB溶液的CMC值为9.43×10 -

4mol·L – 1，而理论值为9.11 ×10- 4mol•L– 1，相对误差为3.39%

由CMC-T图可知。CTAB的CMC值与温度成线性关系，随温度的升高而增加。

五．参考文献：

[1]唐林，孟阿兰，刘红天.物理化学实验. 北京:化学工业出版社,2008.1.

[2]沈钟,王果庭. 胶体与表面化学[M] . 北京:化学工业出版社,1991. 305.

[3]唐林，孟阿兰，刘红天.物理化学实验. 北京:化学工业出版社,2008.1.

[4]何畏.物理化学实验.北京:科学出版社,2009

[5]庞素娟,吴洪达.物理化学实验.中国▪武汉:华中科技大学出版社,2009.1557

[6]吴丹.理化检测-化学分册.第34卷第3期. 1998 年3月