電導(dǎo)法測(cè)十二烷基硫酸鈉cmc及溫度和醇對(duì)cmc的影響

1、青島科技大學(xué)電導(dǎo)法測(cè)十二烷基硫酸鈉cmc及溫度和醇對(duì)cmc的影響設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)學(xué)生姓名：吳燕華學(xué)號(hào)：1202010507 學(xué)院：化學(xué)與分子工程學(xué)院 專業(yè)：應(yīng)用化學(xué) 班級(jí)：125電導(dǎo)法測(cè)十二烷基硫酸鈉cmc及溫度和醇對(duì)cmc的影響作者：吳燕華 單位：化學(xué)院應(yīng)化125班摘要：利用電導(dǎo)法測(cè)十二烷基硫酸鈉（SDS），主要是依據(jù)溶液的電導(dǎo)率在表面活性劑的臨界膠束濃度（CMC）值前后發(fā)生突變來(lái)進(jìn)行測(cè)定的。本實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，首先查得25和40是SDS的理論值，在理論值基礎(chǔ)上配置不同濃度的SDS溶液，改變溫度，醇加入量測(cè)定其電導(dǎo)率，利用-c曲線法測(cè)得各個(gè)電導(dǎo)率。經(jīng)過(guò)處理得出結(jié)論：SDS的CMC隨溫度升高而降低，

2、隨醇加入量而變大。關(guān)鍵詞：電導(dǎo)法 SDS溫度醇加入量臨界膠束濃度CMC1 引言：表面活性劑是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。在水性體系中，極性基團(tuán)是一些親水基，非極性的是親油基。在非水性體系中，極性基團(tuán)是親水基，非極性的是親油基。表面活性劑是一類(lèi)具有“兩性”性質(zhì)的物質(zhì)，可以顯著改變體系表面的性質(zhì)，在許多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，如：在紡織工業(yè)中做洗滌劑，均染劑和分散劑，在石油工業(yè)作為驅(qū)油劑提高原油采收率或進(jìn)行油田殺菌等。而臨界膠束濃度會(huì)使體系的性質(zhì)發(fā)生突變，因此研究表面活性劑的臨界膠束濃度對(duì)于表面活性劑在化學(xué)化工方面的應(yīng)用有著非常重要的作用。2 儀器與試

3、劑：儀器：DDS11A型數(shù)顯電導(dǎo)儀一臺(tái)，恒溫水浴一臺(tái)，1000容量瓶一個(gè)，100容量瓶10個(gè)，1ml，5ml，25ml移液管，洗耳球2個(gè)，膠頭滴管2個(gè)，1000ml燒杯個(gè)，玻璃棒，分析天平，超聲波儀。試劑：十二烷基硫酸鈉（干燥），乙醇（分析純），蒸餾水，其它。3 實(shí)驗(yàn)原理：表面活性劑是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。這一類(lèi)分子既含有親油的足夠長(zhǎng)的烷基 (大于10個(gè)碳原子)，又含有親水的極性基團(tuán)(離子化的)，如肥皂和各種合成洗滌劑等。 表面活性劑都是由極性和非極性兩部分組成的，若按離子的類(lèi)型來(lái)分，可分為以下三類(lèi) （1） 陰離子型表面活性劑 如羧酸鹽

4、（如肥皂，C17H35COONa）、烷基硫酸鹽如十二烷基硫酸鈉,CH3（CH2）11SO4Na、烷基磺酸鹽十二烷基苯磺酸鈉，CH3(CH2)11C6H5SO3Na等。 （2） 陽(yáng)離子型表面活性劑 主要是銨鹽，如十二烷基二甲基叔銨CH3(CH2)11N(CH3)2和十二烷基二甲基氯化銨CH3(CH2)11N(CH3)2Cl。 (3) 非離子型表面活性劑 如聚氯乙烯類(lèi)。 由于表面活性劑具有雙親結(jié)構(gòu)，分子有自水中逃離水相而吸附于界面上的趨勢(shì)，但當(dāng)表面吸附達(dá)到飽和后，再增加濃度時(shí)，表面活性劑分子無(wú)法再在表面上進(jìn)一步吸附，這時(shí)為了降低體系能量，活性劑分子會(huì)相互聚集，形成膠束，以膠束形式存在于水中的表面活

5、性物質(zhì)是比較穩(wěn)定的，表面活性物質(zhì)在水中開(kāi)始形成膠束的濃度（或形成膠束所需的最低濃度）稱為臨界膠束濃度（critical micelle concentration,CMC）。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)(如表面張力、電導(dǎo)、滲透壓、濁度、光學(xué)性質(zhì)等)同濃度的關(guān)系曲線出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折。因此，通過(guò)測(cè)定溶液的某些物理性質(zhì)的變化，可以測(cè)定CMC。 電導(dǎo)法是適用于測(cè)定離子型表面活性劑臨界膠束濃度的方法。測(cè)定表面活性劑溶液不同濃度時(shí)的電導(dǎo)率，作電導(dǎo)率或摩爾電導(dǎo)率對(duì)濃度的關(guān)系曲線，其轉(zhuǎn)折點(diǎn)的濃度即為表面活性劑的臨界膠束濃度，四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：. 初始溫度：利用恒溫水浴設(shè)定溫度25，測(cè)定十二烷

6、基硫酸鈉的CMC。. 在25條件下測(cè)定醇加入量對(duì)SDS的CMC的影響。. 調(diào)節(jié)恒溫水浴，每次遞增5至40，測(cè)定CMC。五實(shí)驗(yàn)步驟：1. 打開(kāi)電導(dǎo)儀電源，預(yù)熱15分鐘。2. 準(zhǔn)確稱量干燥的十二烷基硫酸鈉(SDS) 5.7678g溶于干燥的100ml燒杯中，加入蒸餾水?dāng)嚢枞芙?。待冷卻到室溫后轉(zhuǎn)入1000ml容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，定容做母液備用，此母液濃度為0.020molL-1 。 3. 用移液管分別準(zhǔn)確移取母液0、20、30、35、38、40、42、44、48、50、55、60ml于12個(gè)100ml容量瓶中，用去離子水定容，準(zhǔn)確配制0，0.004，0.006，0.007，0.0076，0

7、.008，0.0084，0.0088，0.0096，0.010，0.011，0.012molL-1的十二烷基硫酸鈉溶液各100 ml。由稀到濃依次編號(hào)為1-12。 4. 調(diào)節(jié)恒溫槽水溫至25. 5. 用蒸餾水淌洗電導(dǎo)池和電導(dǎo)電極三次（注意不要直接沖洗電極，以保護(hù)鉑黑），再用待測(cè)液淌洗3次，向電導(dǎo)池中加入適量的0.004molL-1待測(cè)液，插入電導(dǎo)電極，恒溫十分鐘。 6. 將電導(dǎo)率儀的“量程選擇”旋鈕扳到最大測(cè)量擋，將“校正測(cè)量”開(kāi)關(guān)扳到“校正”位置，將“溫度補(bǔ)償”調(diào)到25。根據(jù)電極上標(biāo)明的電極常數(shù)，調(diào)節(jié)“常數(shù)校正”旋鈕至10.34。7. 將“校正測(cè)量”開(kāi)關(guān)扳到“測(cè)量”位置，調(diào)節(jié)“量程選擇”旋鈕

8、,根據(jù)儀器顯示數(shù)字的有效數(shù)字確定適當(dāng)量程。此時(shí)，所顯示的數(shù)值為該溶液電導(dǎo)率。8. 將“校正-測(cè)量”開(kāi)關(guān)扳到“校正”位置，倒掉電導(dǎo)池中的溶液，用下一個(gè)較濃十二烷基硫酸鈉的溶液(0.006 molL-1)淌洗電導(dǎo)池和電導(dǎo)電極三次，向電導(dǎo)池倒入適量該溶液，插好電極，恒溫15min后，按步驟6和7測(cè)定其電導(dǎo)率。如此按由稀到濃的順序，測(cè)定其他濃度（0.006，0.007，0.0076，0.008，0.0084，0.0088，0.0096，0.010，0.011，0.012）十二烷基硫酸鈉溶液的電導(dǎo)率。 9. 用去離子水將電導(dǎo)池和電導(dǎo)電極洗凈，按步驟6和7測(cè)水的電導(dǎo)率。10.在測(cè)定25下不同濃度的溶液電導(dǎo)

9、率后，在該濃度溶液基礎(chǔ)上依次添加0.2、0.4、0.6、0.8、1.0ml乙醇（在同一溶液中依次添加），每次添加乙醇后測(cè)定此時(shí)溶液的電導(dǎo)率。 11.調(diào)節(jié)恒溫水浴升溫，按5-9步驟測(cè)定在30、35、40下上述系列濃度梯度的SDS溶液和去離子水的電導(dǎo)率。11. 測(cè)量結(jié)束后，把電極浸泡在蒸餾水中。關(guān)閉電導(dǎo)率儀和恒溫水槽。12.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，分別作出-c曲線，找出各個(gè)情況下的CMC值。13.比較各個(gè)情況的CMC值與25時(shí)的CMC值的差別，得出變化規(guī)律。六注意事項(xiàng) 1. 電極不使用時(shí)應(yīng)浸泡在蒸餾水中，用時(shí)用濾紙輕輕沾干水分，不可用紙擦拭電極上的鉑黑（以免影響電導(dǎo)池常數(shù)）。 2. 配制溶液時(shí)要特別小心，避免

10、泡沫產(chǎn)生，加水時(shí)沿著壁慢慢加，定容過(guò)程中待泡沫消除后再定容，且要避免劇烈震蕩以減少氣泡的產(chǎn)生。4.電導(dǎo)率的國(guó)際單位應(yīng)為S.m-1，此種儀器面板上的單位為ms.cm-1。 七數(shù)據(jù)記錄與處理 1.將不同溫度不同濃度下的電導(dǎo)率填入表中。2 計(jì)算各濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液摩爾電導(dǎo)率。 3. 做-c圖，由曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)確定臨界膠束濃度CMC值。 表1 不同濃度SDS溶液所需母液的體積序號(hào)123456789101112V母液/ml02030353840424448505560濃度c/mol/L00.0040.0060.0070.00760.0080.00840.00880.00960.010.0110.01

11、2 表2 不同溫度下SDS溶液的電導(dǎo)率序號(hào)濃度mol/L (us/cm)25303540100.0020.0030.0040.00620.0040.3180.3820.4170.46330.0060.4330.5190.5680.63340.0070.490.5830.6340.72750.00760.5210.6230.6710.75560.0080.5420.640.6940.77870.00840.5590.6670.7390.80980.00880.5810.6780.7550.8390.00960.6120.7210.8040.865100.010.640.7470.830.9111

12、0.0110.6760.80.880.964120.0120.7110.8440.9271.023 圖1 不同溫度下各溶液的電導(dǎo)率值從圖中可以看出在25、30、35、40下十二烷基硫酸鈉水溶液的臨界膠束濃度（CMC）分別為0.00788molL-1 ，0.00816molL-1 ，0.00828molL-1 ，0.00844molL-1 表3 25下加入不同濃度乙醇時(shí)各溶液的電導(dǎo)率濃度/mol/L加入乙醇的量/ml00.20.40.60.8100.0020.0020.0020.0020.0020.0020.0040.3180.3140.3070.2980.290.2820.0060.4330.

13、4260.4150.4080.3970.3860.0070.490.4820.4720.460.4460.4370.00760.5210.5140.5030.490.4760.4650.0080.5420.5350.5230.5090.4960.4840.00840.5590.5560.5420.5290.5180.5050.00880.5810.5750.560.5460.5350.520.00960.6120.6010.590.5770.5640.5510.010.640.6280.6130.5990.5860.5710.0110.6760.6670.6510.6380.6240.6080

14、.0120.7110.7050.6910.6770.6620.656 圖2 隨乙醇濃度增加SDS的電導(dǎo)率變化 25下各濃度SDS溶液的電導(dǎo)率變化 八結(jié)果與討論：文獻(xiàn)值 SDS在25下的CMC是0.0082mol/L,在40下的CMC是0.0086mol/L。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖、，由圖可明顯看出，隨溫度升高SDS溶液的CMC值逐漸變小，隨乙醇加入量的增加SDS溶液的CMC值變大。由于實(shí)驗(yàn)條件及人為操作的不準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)了與文獻(xiàn)值的誤差，但SDS隨溫度、乙醇加入量的變化趨勢(shì)與理論一致。9 分析結(jié)果誤差分析：1.配制溶液濃度時(shí)，由于有氣泡的產(chǎn)生影響了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，會(huì)影響-c作圖。2.因?yàn)闇囟葘?duì)電導(dǎo)率有影響，所以實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溫度的波動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響。3.讀數(shù)有誤差。10 結(jié)論。溫度對(duì)SDS