大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告電導(dǎo)法測定水溶性表面活性劑的臨界膠束濃度

1、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告院系班級化學(xué)化工學(xué)院化學(xué) 061學(xué)號 13姓名沈建明實(shí)驗(yàn)名稱 電導(dǎo)法測定水溶性表面活性劑的臨界膠束濃度日期 2009.5.10同組者姓名史黃亮室溫 25成績氣壓 101.1 kpa一、目的和要求1. 了解表面活性劑的特性及膠束形成原理；2. 掌握電導(dǎo)率儀的使用方法 ；3. 用電導(dǎo)法測定十二烷基硫酸鈉的臨界膠束濃度。二、基本原理1. 表面活性劑是一類具有“兩親”性質(zhì)的分子組成的物質(zhì)，其分子由極性和 非極性兩部分組成。按離子的類型可分為陰離子型表面活性劑、陽離子型 表面活性劑和非離子型表面活性劑三大類；2. 當(dāng)表面活性劑溶于水中后，不但定向地吸附在水溶液表面，而且達(dá)到一定 濃度時(shí)還

2、會在溶液中發(fā)生定向排列而形成膠束(圖 1)；3. 隨著表面活性劑在溶液中濃度的增長，球形膠束還可能轉(zhuǎn)變成棒形膠束， 以至層狀膠束。如圖 2 所示。后者可用來制作液晶，它具有各向異性的性 質(zhì)。圖 2 膠束的球形結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)4. 表面活性物質(zhì)在水中形成膠束所需的最低濃度稱為臨界膠束濃度，以 cmc 表示。在 cmc 點(diǎn)上，由于溶液的結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致其物理及化學(xué)性質(zhì)與濃度的 關(guān)系曲線出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折，如下圖所示 。圖 3 25時(shí)十二烷基硫酸鈉水溶液的物理性質(zhì)和濃度關(guān)系5. 本實(shí)驗(yàn)通過測定不同濃度的十二烷基磺酸鈉水溶液的電導(dǎo)值，作電導(dǎo)率 - 濃度關(guān)系圖，由圖中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即可求出十二烷基磺酸鈉水溶液在該溫度下

3、的臨界膠束濃度。三、儀器、試劑dds-320 型電導(dǎo)率儀 1 臺djs-1c 型鉑黑電極 1 支sc-15a 數(shù)控超級恒溫槽 1 臺容量瓶(50ml) 3 只移液管(5ml) 1 支移液管(10ml) 1 支氯化鉀(分析純)十二烷基硫酸鈉(分析純)蒸餾水四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 了解和熟悉 dds-320 型電導(dǎo)率儀的構(gòu)造和使用注意事項(xiàng);2. 用電導(dǎo)水或重蒸餾水準(zhǔn)確配制 0.01moll-1 的 kcl 標(biāo)準(zhǔn)溶液(由老師配 制)；3. 十二烷基硫酸鈉在 80 烘干 3 小時(shí)后，用電導(dǎo)水或重蒸餾水準(zhǔn)確配成 0.020moll-1 的溶液(由老師配制)；4. 預(yù)熱恒溫水?。?. 將 0.020moll-1

4、 的十二烷基硫酸鈉溶液準(zhǔn)確稀釋成濃度為 0.002 、 0.004、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.012、0.014、0.016、 0.018 和 0.020 moll-1 的溶液各 50ml(由于容量瓶有限，以三個(gè)濃度的 溶液為一組，分四組完成)；6. 用電導(dǎo)儀從稀到濃分別測定上述各溶液的電導(dǎo)率 (用后一個(gè)溶液蕩洗存放 過前一個(gè)溶液的電極及容器 3 次以上，各溶液測定前需恒溫 10min);7. 每個(gè)溶液的電導(dǎo)率讀數(shù) 3 次，取平均值；五、原始數(shù)據(jù)t=25p=101.1 kpa濃度/mol l-1g /ms1g /ms2g /ms3g /ms平均0.0020

5、.1629 0.1630 0.16310.16300.0040.0060.0070.0080.0090.0100.0120.0140.0160.0180.0200.3080.4270.4830.5420.5880.6370.7090.7930.8710.9641.0270.3090.4280.4840.5420.5880.6370.7090.7930.8710.9641.0270.3090.4290.4860.5430.5890.6370.7100.7930.8720.9651.0270.3090.4280.4840.5420.5880.6370.7090.7930.8710.9641.027

6、備注：0.002 mol l-1下的讀數(shù)單位本為s，此處已換算六、數(shù)據(jù)處理g平均/ms1.201.000.800.600.400.200.000.000 0.003 0.006 0.009 0.012 0.015 0.018 0.021圖（一）因?yàn)閷?shí)驗(yàn)所得結(jié)果的轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明顯，采用如下方法：先從圖（一）粗略估計(jì)出轉(zhuǎn)折點(diǎn)在濃度為 0.009 moll-1處，在用 excel 以0.009moll-1 點(diǎn)為轉(zhuǎn)折點(diǎn)畫出兩條直線，再根據(jù)所得方程求解轉(zhuǎn)折點(diǎn)濃度（近 似估計(jì)）。電導(dǎo)-濃度導(dǎo)電1.21.00.80.60.40.20.0y = 40.206x + 0.23y = 60.725x + 0.0548

7、0.000 0.003 0.006 0.009 0.012 0.015 0.018 0.021濃度圖（二）解得 cmc十二烷基硫酸鈉,20 = 8.53810-3moll-1與文獻(xiàn)值的 cmc十二烷基硫酸鈉,40 = 8.710-3 moll-1 相比偏差不是很大。七、思考題1. 若要知道所測得的臨界膠束是否準(zhǔn)確，可用什么實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證之？答：可以通過其他試驗(yàn)方法測定同溫度下的 cmc，比較檢驗(yàn)該方法測得的 cmc 是否準(zhǔn)確。如表面張力法或紫外光譜法等。2. 溶解的表面活性劑分子與膠束之間的平衡同溫度和濃度有關(guān)，其關(guān)系式可 表示為：d ln c dhcmc =-dt 2rt2試問如何測出其熱效應(yīng)

8、值？答：通過測定不同溫度下的臨界較束濃度，在繪制 d ln c dt 曲線即可cmc求出h。3. 非離子型表面活性劑能否用本實(shí)驗(yàn)方法測定臨界膠束濃度？為什么？若 不能，則可用何種方法測定？答：不能，因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)時(shí)采用電導(dǎo)法測電導(dǎo)與濃度變化關(guān)系的轉(zhuǎn)折點(diǎn)來確 定臨界膠束濃度，非離子型表面活性劑可導(dǎo)電的離子少，不能用電導(dǎo) 法測，可以用表面張力和滲透壓法測。八、實(shí)驗(yàn)總結(jié)該實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理較簡單，原理部分也較容易理解，因此在試驗(yàn)過程中 沒有遇到難處。希望老師以后可以講解些其他測定物質(zhì) cmc 的方法。九、注意事項(xiàng)1. 稀釋十二烷基硫酸鈉溶液時(shí)，應(yīng)防止振搖猛烈，產(chǎn)生大量氣泡影響測定； 2. 測定時(shí), 可用電導(dǎo)電極攪拌溶液的同時(shí)測定電導(dǎo)率, 直至電導(dǎo)率