表面活性剂表面活性剂表面活性剂表面活性剂SDSSDSSDSSDS的临界胶束的临界胶束的临界胶束的临界胶束浓度测定及无机盐或有机浓度测定及无机盐或有机浓度测定及无机盐或有机浓度测定及无机盐或有机物对物对物对物对CMCCMCCMCCMC的影响的影响的影响的影响 1 •实验目的实验目的•实验实验原理原理1•实验原理实验原理2•实验原理实验原理3•仪器试剂仪器试剂•实验步骤实验步骤•实验仪器实验仪器•数据处理数据处理•注意事项注意事项•思考题思考题•测试测试•测试答案测试答案2 1.1.了了解解表表面面活活性性剂剂的的特特性性及及胶胶束束形成原理；形成原理； 2.2.掌握电导率仪的使用方法掌握电导率仪的使用方法 ；； 3.3.用用电电导导法法测测定定十十二二烷烷基基硫硫酸酸钠钠的临界胶束浓度的临界胶束浓度实验目的实验目的3 表面活性剂的分类•能显著降低水的表面张力的物质都称为表面活性剂 结构：亲水基和憎水基两部分分类：1.阴离子：十二烷基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠，硬脂酸钠，软脂酸钠 2.阳离子：十二烷基三甲基氯化铵，十六烷基三甲基溴化铵 3.非离子：聚氧乙烯醚，OP-1 4.两性表面活性剂：甜菜碱系列4 表面活性剂的作用•润湿作用(wetting action)，渗透作用：用作润湿剂、渗透剂。
•乳化作用 (emulsification)，分散作用(dispersed action) ，增溶作用(solubilization):用作乳化剂、分散剂、增溶剂•发泡作用(foaming action)、消泡作用(do any with foam):用作起泡剂、消泡剂•洗涤作用(washing action):用作洗涤剂5 表面活性剂CMC的测量方法•1.电导法；2. 表面张力法；3. 光散射法；4. 比色法（染料吸附法）：利用某些染料在水中和在胶束中的颜色有明显差别的性质，实验时先在大于CMC的表面活性剂溶液中，加入很少的染料，染料被加溶于胶束中，呈现某种颜色然后用水滴定稀释此溶液，直至溶液颜色发生显著变化同，此时浓度即为CMC5. 浊度法：在小于CMC的稀表面活性剂溶液中，烃类物质的溶解度很小，而且基本上不随浓度而变，但当浓度超过CMC后，大量胶束形成，使不溶烃类物质溶于胶束中去，致使密度显著增加，表面活性剂有增溶作用根据浊度的变化可测出一种液体在表面活性剂中的浓度及CMC值6 实验原理实验原理11.表表面面活活性性剂剂是是一一类类具具有有“两两亲亲”性性质质的的分分子子组组成成的的物物质质，，其其分分子子由由极极性性和和非非极极性性两两部部分分组组成成。
按按离离子子的的类类型型可可分分为为阴阴离离子子型型表表面面活活性性剂剂、、阳阳离离子子型型表表面面活活性性剂剂和和非非离离子子型型表表面面活活性性剂剂三三大大类；类；2.当当表表面面活活性性剂剂溶溶于于水水中中后后，，不不但但定定向向地地吸吸附附在在水水溶溶液液表表面面，，而而且且达达到到一一定定浓浓度度时时还还会会在在溶溶液液中中发发生生定定向向排排列列而而形形成成胶胶束束(图图1)；； 图图1 胶束形成过程示意图胶束形成过程示意图7 实验原理实验原理23.随随着着表表面面活活性性剂剂在在溶溶液液中中浓浓度度的的增增长长，，球球形形胶胶束束还还可可能能转转变变成成棒棒形形胶胶束束，，以以至至层层状状胶胶束束如如图图2所所示示后后者者可可用用来制作液晶，它具有各向异性的性质来制作液晶，它具有各向异性的性质 图图2 胶束的球形结构和层状结构胶束的球形结构和层状结构8 实验原理实验原理34.表表面面活活性性物物质质在在水水中中形形成成胶胶束束所所需需的的最最低低浓浓度度称称为为临临界界胶胶束束浓浓度度，，以以CMC()表表示示在在CMC点点上上，，由由于于溶溶液液的的结结构构改改变变导导致致其其物物理理及及化化学学性性质质与与浓浓度度的的关关系系曲曲线出现明显转折，如下图所示线出现明显转折，如下图所示 。
图图3 25℃℃时十二烷基硫酸钠水溶液的时十二烷基硫酸钠水溶液的 物理性质和浓度物理性质和浓度关系关系5.本本实实验验通通过过测测定定不不同同浓浓度度的的十十二二烷烷基基磺磺酸酸钠钠水水溶溶液液的的电电导导值值，，作作电电导导率率-浓浓度度关关系系图图，，由由图图中中的的转转折折点点即即可可求求出十二烷基磺酸钠水溶液在该温度下的临界胶束浓度出十二烷基磺酸钠水溶液在该温度下的临界胶束浓度9 DDS-307DDS-307型电导率仪型电导率仪 1 1 台台DJS-1CDJS-1C型铂黑电极型铂黑电极 1 1 支支容量瓶容量瓶(2000mL) 1 (2000mL) 1 只只容量瓶容量瓶(50mL) 12(50mL) 12只只锥形瓶锥形瓶(50mL) 1 (50mL) 1 只只移液管移液管(5mL) 1 (5mL) 1 支支移液管移液管(10mL) 1 (10mL) 1 支支氯化钾氯化钾( (分析纯分析纯) )十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠( (分析纯分析纯) ) 电导水电导水仪器试剂仪器试剂10 实验实验步骤步骤1.了解和熟悉了解和熟悉DDS-307型电导率仪的构造和使用注意事项型电导率仪的构造和使用注意事项;2.十十二二烷烷基基硫硫酸酸钠钠在在80℃烘烘干干3小小时时后后，，用用电电导导水水或或重重蒸蒸馏馏水水准准确确配成配成0.040mol·L-1的溶液；的溶液；3.将将0.040mol·L-1的的十十二二烷烷基基硫硫酸酸钠钠溶溶液液准准确确稀稀释释成成浓浓度度为为0.002,0.004,0.006,0.008,0.009,0.010,0.012,0.015和和 0.020mol·L-1的的溶液溶液;4.测定实验用蒸馏水的电导率；测定实验用蒸馏水的电导率；5.将将0.002mol·L-1 SDS溶溶液液倒倒入入恒恒温温瓶瓶中中恒恒温温3分分钟钟，，用用电电导导率率仪仪测测量量溶溶液液的的电电导导率率，，再再在在该该溶溶液液中中加加入入1mL的的乙乙醇醇（（或或2mol/LNaCl））恒恒温温3分分钟钟，，测测定定其其电电导导率率，，再再分分两两次次继继续续加加入入乙乙醇醇或或NaCl各各1mL，，恒恒温温3分钟，测定其电导率；分钟，测定其电导率；6.从从稀稀到到浓浓分分别别测测定定上上述述各各溶溶液液及及加加入入乙乙醇醇或或NaCl的的电电导导率率，，每每个个溶液的电导率读数溶液的电导率读数3次，取平均值次，取平均值;7.列表记录各溶液对应的电导率列表记录各溶液对应的电导率;8.实验结束后用蒸馏水洗净试管和电极，并且测量所用水的电导率。
实验结束后用蒸馏水洗净试管和电极，并且测量所用水的电导率11 12 13 14 一、仪器的校准一、仪器的校准1. 开机开机 (1) 将电源线插入仪器电源插座，仪器必须有良好接地！将电源线插入仪器电源插座，仪器必须有良好接地！ (2) 按按电源开关电源开关，接通电源，预热，接通电源，预热30min后，进行校准后，进行校准2.校准校准3. (1) 量程选择量程选择开关指向开关指向“检查检查”；；4. (2) 常数补偿常数补偿旋钮指向旋钮指向“1”刻度线；刻度线；5. (3) 温度补偿温度补偿旋钮指向旋钮指向“25℃”线；线； (4) 调节调节校准校准旋钮，使仪器显示旋钮，使仪器显示100.0µS/cm，，校准完毕校准完毕3.测量测量4. (1) 根根据据测测量量范范围围正正确确选选择择具具有有合合适适电电极极常常数数的的电电导导电电极；极； 注注：：常常数数为为1.0、、10类类型型的的电电极极有有“光光亮亮”和和“铂铂黑黑”二二种种形形式式，，镀镀铂铂电电极极习习惯惯称称作作铂铂黑黑电电极极，，对对光光亮亮电电极极其其测测量量范范围围0~300µS/cm为为宜宜 电导率仪的电导率仪的使用使用1测量范围(μS/cm)推荐使用电导常数的电极0~20.01，0.10~2000.1，1.0200~20001.02000~200001.0，1020000~1000001015 (2) 电极常数的设置电极常数的设置 A.量程选择量程选择开关指向开关指向“检查检查”；； B.温度补偿温度补偿旋钮指向旋钮指向“25℃”线；线； C.调节调节校准校准旋钮，使仪器显示旋钮，使仪器显示100.0µS/cm；； D.调节调节常数补偿常数补偿旋钮，使仪器显示值与电极所标数值一致。
旋钮，使仪器显示值与电极所标数值一致3) 温度补偿的设置温度补偿的设置 A.如如欲欲得得到到待待测测溶溶液液在在实实际际测测量量温温度度下下的的电电导导率率值值，，则则将将温温度度补补偿偿旋钮指向旋钮指向“25℃”线；线； B.如如欲欲得得到到待待测测溶溶液液在在25℃时时的的电电导导率率值值，，则则将将温温度度补补偿偿旋旋钮钮指向待测溶液的实际温度值指向待测溶液的实际温度值4) 将将量量程程选选择择开开关关指指向向合合适适位位置置进进行行测测定定若若测测量量过过程程中中显显示示值值熄熄灭灭，，说说明明测测量量超超出出量量程程范范围围，，应应将将量量程程选选择择开开关关切切换换至至更更高一档量程高一档量程 注：注：C为电极常数为电极常数电导率仪的使用电导率仪的使用2序号量程选择开关位置量程范围(μS/cm)测得电导率(μS/cm)1Ⅰ0~20.0显示读数×C2Ⅱ20.0~200.0显示读数×C3Ⅲ200.0~2000显示读数×C4Ⅳ2000~20000显示读数×C16 二、溶液电导率的测定二、溶液电导率的测定1. 开开通通电电导导率率仪仪和和恒恒温温水水浴浴的的电电源源预预热热30分分钟钟。
调调节节恒恒温温水水浴浴的温度至的温度至25℃或其它合适的温度；或其它合适的温度；2. 电极的电导池常数电极的电导池常数(电极常数电极常数)的标定的标定 (1)用用 蒸蒸 馏馏 水水 洗洗 净净 烧烧 杯杯 和和 电电 极极 ，， 在在 烧烧 杯杯 中中 装装 入入 适适 量量 的的0.01mol·L-1的的KCl标准溶液；标准溶液； (2) 由由教教材材后后附附录录中中查查出出测测定定温温度度下下0.01mol·L-1的的KCl标标准准溶溶液的电导率值；液的电导率值； (3) 校校准准仪仪器器：：温温度度采采用用不不补补偿偿方方式式，，量量程程选选择择开开关关指指向向“Ⅲ”，，待待仪仪器器读读数数稳稳定定后后，，调调节节常常数数补补偿偿旋旋钮钮，，使使仪仪器器显显示值与标准溶液的电导率值一致；示值与标准溶液的电导率值一致； (4) 量量程程选选择择开开关关指指向向“检检查查”，，仪仪器器的的显显示示值值即即为为该该电电极极的的电电极极常常数数如如：：显显示示值值为为92.6µS·cm-1，，则则该该电电极极的的电电极极常常数数为为0.926；；显显示示值值为为102.2µS·cm-1，，则则该该电电极极的的电电极极常常数数为为1.0223. 用用电电导导率率仪仪从从稀稀到到浓浓分分别别测测定定各各待待测测溶溶液液的的电电导导率率。
用用后后一一个个溶溶液液荡荡洗洗存存放放过过前前一一个个溶溶液液的的电电导导电电极极和和容容器器3次次以以上上，，各各溶溶液液测测定定前前必必须须恒恒温温10min，，每每个个溶溶液液的的电电导导率率读读数数3次次，，取平均值取平均值电导率仪的使用电导率仪的使用317 数据处理数据处理 做做出出电电导导率率(或或摩摩尔尔电电导导率率)对对浓浓度度的的关关系系图图，，从从图图中中的的转转折折点点处处找找出出临界胶束浓度临界胶束浓度 18 注意事项注意事项1.1.稀稀释释十十二二烷烷基基硫硫酸酸钠钠溶溶液液时时，，应应防防止止振振摇摇猛猛烈烈，，产产生大量气泡影响测定；生大量气泡影响测定；2. 2. 各溶液测定前必须恒温各溶液测定前必须恒温10min10min测定时测定时, ,3. 3. 可用电导电极搅拌溶液的同时测定电导率可用电导电极搅拌溶液的同时测定电导率, , 直至直至电导率不再变化后记录数据；电导率不再变化后记录数据；4. 4. 每每次次测测定定后后，，必必须须用用下下一一个个待待测测溶溶液液充充分分荡荡洗洗电电极和烧杯，以免溶液浓度变化引起测定误差；极和烧杯，以免溶液浓度变化引起测定误差；5.5.作作图图时时应应分分别别对对图图中中转转折折点点前前后后的的数数据据进进行行线线性性拟拟合合，，找找出出两两条条直直线线，，这这两两条条直直线线的的相相交交点点所所对对应应的的浓度才是所求的水溶性表面活性剂的临界胶束浓度。
浓度才是所求的水溶性表面活性剂的临界胶束浓度19 思考题思考题1.若若要要知知道道所所测测得得的的临临界界胶胶束束是是否否准准确确，，可可用用什什么么实实验方法验证之？验方法验证之？2.溶溶解解的的表表面面活活性性剂剂分分子子与与胶胶束束之之间间的的平平衡衡同同温温度度和和浓度有关，其关系式可表示为：浓度有关，其关系式可表示为：3. 试问如何测出其热效应值？试问如何测出其热效应值？3.非非离离子子型型表表面面活活性性剂剂能能否否用用本本实实验验方方法法测测定定临临界界胶胶束浓度？为什么？若不能，则可用何种方法测定？束浓度？为什么？若不能，则可用何种方法测定？20 测试测试填空题：填空题：(1)表表面面活活性性剂剂分分子子都都是是由由 和和 两两部部分分组组成成的的，，若若按按离离子子的的类类型型分分类类，，可可分分为为 、、 和和 三三大大类类 (参参考考答答案案)(2)(2)表表面面活活性性剂剂溶溶入入水水中中后后，，在在低低浓浓度度时时呈呈 当当溶溶液液浓浓度度增增加加到到一一定定程程度度时时，，形形成成 。
以以胶胶束束形形式式存存在在于于水水中中的的表表面面活活性性物物质质比比较较 表表面面活活性性物物质质在在水水中中形形成成胶胶束束所所需需的的 称称为为临临界界胶胶束束浓浓度度 (参考答案参考答案)(3)(3)用用于于测测定定 的的电电极极称称为为电电导导电电极极，，常常用用的的电电导导电电极极有有“光光亮亮”和和“铂铂黑黑”二二种种形形式式，，光光亮亮的的电电导导电电极极必必须须贮贮存存在在 的的地地方方，，铂铂黑黑电电极极必必须须贮贮存存在在 中中 (参参考考答案答案)(4)(4)测测定定临临界界胶胶束束浓浓度度的的方方法法很很多多，，常常用用的的有有：：表表面面张张力力法法、、电电导导法法、、染染料料法法、、增增溶溶作作用用法法、、光光散散射射法法等等，，其其中中 和和 比比较较简简便便准准确确表表面面张张力力法法既既可可用用于于 的的测测定定，，也也可可用用于于 的的测测定定；；而而电电导导法法只只适适用用于于 的的测测定定。
(参参考考答答案案)(5)(5)电电导导率率仪仪在在用用来来测测量量电电导导率率之之前前, 必必须须进进行行 校校正正、、 校校正正和和 的的设设置置 (参参考答案考答案)(6)(6)对对溶溶液液进进行行电电导导的的测测量量时时，，由由于于离离子子在在电电极极上上放放电电，，会会产产生生极极化化现现象象，，因因此此通通常常都都是是用用较较高高____的的____电电桥桥来来测测量量的的，，所所用用的的电电极极均均镀镀以以____以以减减少少极极化化作作用用 (参参考答案考答案)21 答案答案 (1)极性，非极性，阳离子型表面活性剂，阴离子极性，非极性，阳离子型表面活性剂，阴离子型表面活性剂，非离子型表面活性剂型表面活性剂，非离子型表面活性剂 (2)分子状态，胶束，稳定，最低浓度分子状态，胶束，稳定，最低浓度 (3)电导率，干燥，蒸馏水电导率，干燥，蒸馏水 (4)表表面面张张力力法法，，电电导导法法，，离离子子型型表表面面活活性性剂剂，，非非离子型表面活性剂，离子型表面活性剂离子型表面活性剂，离子型表面活性剂 (5)零点校正，满刻度校正，电导池常数的设置零点校正，满刻度校正，电导池常数的设置 (6)频率，交流，铂黑频率，交流，铂黑 22 。