臨界膠束濃度(CMC)的測定[行業(yè)材料]

1、一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 掌握用電導(dǎo)法測定表面活性劑CMC的方法（2） 掌握電導(dǎo)率儀的使用二、 實(shí)驗(yàn)原理SAA溶液的許多物化性質(zhì)隨著膠束的形成而發(fā)生突變，因此臨界膠束濃度（CMC）是SAA表面活性的重要量度之一。測定CMC，掌握影響CMC的因素對于深入研究SAA的物理化學(xué)性質(zhì)十分重要。CMC是在一定溫度下某SAA形成膠束的最低濃度。通常以mol/L或g/L表示之。一般離子SAA的CMC大致在10-2-10-3mol/L之間，非離子SAA的CMC則在10-4mol/L以下，CMC是衡量SAA的表面活性和SAA應(yīng)用中的一個(gè)重要物理量。因?yàn)镃MC越小，則表示此種SAA形成膠束所需濃度越低，因此改變表面性

2、質(zhì)，起到潤濕，乳化，增溶，起泡等作用所需的濃度也越低。右圖表面一典型的SAA水溶液的物理化學(xué)性質(zhì)隨C變化的關(guān)系。可明顯看出：在所有物理性質(zhì)的變化中皆有一轉(zhuǎn)折點(diǎn)。而此較轉(zhuǎn)折點(diǎn)又都在一個(gè)不大的范圍內(nèi)；這就說明表面現(xiàn)象（表面張力及界面張力隨濃度變化有轉(zhuǎn)折點(diǎn)）。與內(nèi)部性質(zhì)（如當(dāng)量電導(dǎo)、滲透壓、以及去污濁度等）有統(tǒng)一的內(nèi)在聯(lián)系。離子型SAA是由親水的無機(jī)離子和親油的有機(jī)離子構(gòu)成的離子化合物，如同典型的無機(jī)鹽一樣，其在稀水溶液中分別以正負(fù)離子形式存在。因而在稀水溶液中，電導(dǎo)率隨C上升，但到達(dá)一定濃度后，出現(xiàn)一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，直線逐漸變緩。三、 實(shí)驗(yàn)儀器、藥品儀器：電導(dǎo)率儀燒杯（100ml、7個(gè)）溫度計(jì)（2支）容量

3、瓶（250ml，7只）藥品：SAA（1631）、蒸餾水四、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 分別配制1631 的水溶液濃度為：4.00X10-4、5.140X10-4、6.70X10-4、8.20X10-4、10.85X10-4、13.6X10-4、16.54X10-4mol/L的溶液各250ml2、 將其在25、30、35恒溫測定各溶液的電導(dǎo)率（由稀濃）取3次測量值的平均值3、 作K-C曲線4、 由K-C曲線求不同t下的CMC值五、 藥品常數(shù)十六烷基三甲基溴化銨（1631）：是陽離子SAA、分子式：C16H33（CH3）3NBr分子量：364.446 熔點(diǎn)：250-237，水溶性：13g/L（20）性質(zhì)：呈白

4、色或淺黃色結(jié)晶至粉末狀，易溶于異丙醇、可溶于水、振蕩時(shí)產(chǎn)生大量泡沫，具有優(yōu)良的滲透、柔化、抗靜電、生物降解性及殺菌消毒等功能。用途：橡膠、硅油和瀝青乳化劑、纖維的抗靜電劑，護(hù)發(fā)素的調(diào)理劑、相轉(zhuǎn)移催化劑、乳液起泡劑、表面活性劑六、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、 準(zhǔn)確稱取1631藥品，應(yīng)用已洗凈、干燥的燒杯，并編好號碼；稱取得物質(zhì)質(zhì)量應(yīng)與各濃度對應(yīng)，偏差不應(yīng)太大。2、 配制個(gè)溶液時(shí)，應(yīng)先在燒杯中加入較少量的水將1631溶解，后移入容量瓶中定容3、 恒溫時(shí)，各溫度段范圍內(nèi)偏差不應(yīng)0.5且測量溫度時(shí)最好用同一支溫度計(jì)且測定試樣的溫度為準(zhǔn)。裝試樣的燒杯也應(yīng)先洗凈、干燥。4、 數(shù)據(jù)應(yīng)用Origin軟件處理，準(zhǔn)確度較高

5、。5、 使用電導(dǎo)率儀時(shí)，應(yīng)按使用說明使用，測不同溫度下的試劑，都要牢記調(diào)節(jié)溫度和常數(shù)。6、 測電導(dǎo)率時(shí)，應(yīng)從稀濃度試樣依次測到高濃度試劑，可減少濃度的影響，還可節(jié)約時(shí)間。七、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析（一） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：十六烷基三甲基溴化銨（1631）：M=364.446 g/mol則有各編號的試樣濃度：C=n/V=m/（M。V），M=364.446，V=0.250L試樣濃度計(jì)算結(jié)果見原始數(shù)據(jù)表；通過作K-C曲線（K為三次電導(dǎo)率測定的平均值），如各溫度下的K-C圖可得：25時(shí)，1631水溶液的CMC為9.276736X10-4mol/L30時(shí)，1631水溶液的CMC為9.441135X10-4mo

6、l/L35時(shí)，1631水溶液的CMC為9.636459X10-4mol/L（二） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析（1） 從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和K-C圖可看出，在所測得系列稀溶液中，電導(dǎo)率隨1631的濃度增加而上升，但達(dá)到一定濃度（CMC）后，電導(dǎo)率上升的趨勢逐漸變緩；同一濃度下，不同溫度時(shí)，電導(dǎo)率之間沒有明顯規(guī)律。（2） 從CMC-溫度圖中，可得。溫度升高，CMC亦升高。八、 思考題1、 或臨界膠束濃度的方法還有哪些？對同一種SAA，用不同的方法測出的CMC是否相同？為什么？答：求CMC的方法還有：表面張力法、染料增溶法、光散射法等。、對于同一種SAA，用不同的方法測出的CMC也不相同，因?yàn)镾AA的一些物理化學(xué)性質(zhì)有膠束

7、形成前后發(fā)生突變，可以借助此類變化來做SAA的CMC所在，但是不同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，對SAA濃度的變化的響應(yīng)范圍和靈敏度有所不同，從而會(huì)導(dǎo)致用不同方法測同一物質(zhì)的CMC不相同。2、 有些表面活性劑水溶液的濃度電導(dǎo)率曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明項(xiàng)，如何求出CMC？答：從數(shù)據(jù)和K-C圖中可知，電導(dǎo)率隨SAA的濃度增大而上升，但達(dá)到一定濃度后，（大致處于曲線的第4-5點(diǎn)之間），直線逐漸變緩，即電導(dǎo)率上升的趨勢變緩，可用Origin軟件，作2，3，4三點(diǎn)連線的趨勢延長線，和5，6，7三點(diǎn)連線的趨勢延長線，兩趨勢延長直線的交點(diǎn)所對應(yīng)的SAA濃度即為該SAA在該T下的CMC。3、 表面活性劑在水溶液中為什么產(chǎn)生正吸

8、收？答：若溶質(zhì)在溶液表面層的濃度大于其在溶液體內(nèi)的濃度時(shí)，則稱發(fā)生正吸附，也就是表面活性劑在溶液表面層聚集的現(xiàn)象正吸附因?yàn)镾AA具有兩親結(jié)構(gòu)（親水基、疏水基），當(dāng)SAA溶解在水中時(shí)，SAA分子會(huì)現(xiàn)在水溶液的表層聚集，親水親朝向水溶液中，疏水基朝向空氣，當(dāng)SAA濃度較低時(shí)，SAA幾乎完全集中在溶液表層形成單分子層，降低溶液表面層的表面張力，從而產(chǎn)生了正吸附4、 臨界膠束濃度與那些因素有關(guān)？答：（1）結(jié)構(gòu)因素：碳鏈的長度，CMC隨疏水基碳鏈的增長而降低，支鏈的影響，當(dāng)疏水基連結(jié)構(gòu)有支鏈存在，CMC增大；親水基的種類：親水基的急性增大，CMC也增大：-SO3Na，-SO4Na-COONa,-PO4N

9、a-O-,-OH；親水基多，CMC增大極性基團(tuán)的溫志：極性基團(tuán)越靠近C鏈中間位置，CMC越大，混合SAA，由于分子間相互作用產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，其CMC較單一SAA的低（3） 環(huán)境因素：T：對離子型SAA，T升高，CMC升高，反離子價(jià)數(shù)及極性電解質(zhì)，在離子型SAA中，加電解質(zhì)，一方面有同離子效應(yīng)，中和一部分電荷，另外降少水化率，使CMC下降，長鏈有機(jī)物：加入長鏈的有機(jī)物（如醇、酰胺等），能吸附在膠束多層，減少膠束化所需的功，減少離子在膠束中的斥力。水結(jié)構(gòu)改進(jìn)劑：（如尿素、乙醇，甲酰胺等），能破壞水結(jié)構(gòu)，使CMC增大。九、 心得體會(huì)1、 在實(shí)驗(yàn)中，烘干燒杯是為了減少因?yàn)樯倭克輰σ雅涞娜芤合♂尪鸬恼`差，因?yàn)榇藢?shí)驗(yàn)是通過測不同濃度的SAA的電導(dǎo)率來求CMC；在測電導(dǎo)率K時(shí)，應(yīng)從稀濃度依次測到高濃度溶液，其間電極不用洗凈如潤洗，因?yàn)閺牡偷礁邼舛葧r(shí)低濃度液體對高濃度液體的稀釋很少，可忽略不計(jì)，又可節(jié)約實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間。2、 同一溫度下，1631的濃度越大，K就越大