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1、电导率法测定表面活性剂的 CMCXX 班 XX 学生摘要：对于离子型表面活性剂溶液，当浓度很稀时，电导的变化规律也和强电解 质一样，但当溶液浓度达到临界胶束浓度时，随着胶束的生成，电导率发生改变， 摩尔电导率出现转折，这是电导法测定 CMC 的依据。本文介绍了电导法测定离子 型表面活性剂的临界胶束浓度（Cri ti cal Micelle Concen trat ion CMC）。关键词：离子表面活性剂；电导法；临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration CMC）1 前言表面活性剂分子是由具有亲水性的极性基团和具有疏水性的非极性基团所 组成的有机化合物，当它们以
2、低浓度存在于某一体系中时，可被吸附在该体系的 表面上，采取极性基团向着水，非极性基团脱离水的表面定向，从而使表面自由 能明显降低。表面活性剂可分为两类：离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。 离子表面活性剂在水溶液中能电离成活性离子和反离子 , 因而在电场下呈现出 定向运动，这即电导率（k , specific conductivity）测定的依据。电导率测定 是一种灵敏的测量方法，在表面活性剂溶液的各种研究方法中占有重要地位1。 例如， 当离子型表面活性剂自组织生成胶束时 ， 水溶液中的导电粒子除了反离 子外， 大部分的单个表面活性剂离子转变为多分子聚集的胶束 ， 由于胶束粒子 远大于单个表
3、面活性剂离子 ， 因此可由电导率法精确且方便地测定这一变化过 程. 如果将测定信号转变为摩尔电导率， 可以间接反映正常胶束生成之前溶液 中可能出现的预胶束化现象2。2 实验部分2.1 试剂与仪器试剂：十二烷基硫酸钠（AR），电导水仪器：DDS-IIA型电导率仪（K=0.9111），电导电极，容量瓶，烧杯，温度 计，电子天平2.2 实验原理测定临界胶束浓度（CMC）的方法很多，原则上只要使溶液物理化学性随着表 面活性剂溶液的浓度在CMC处发生突变，都可以用来测定CMC，本实验采用电导 法测定离子表面活性剂的CMC。利用离子型表面活性剂水溶液电导率随浓度的变 化关系，用电导率（K ）对浓度（c）作
4、图，从曲线上的转折点求CMC。对于离子型表面活性剂溶液，当浓度很稀时，电导的变化规律也和强电解质一样，但当 溶液浓度达到临界胶束浓度时，随着胶束的生成，电导率发生改变，摩尔电导率 出现转折，着就是电导法测 CMC 的依据。2.3 实验步骤2.3.1 电导率的校正1. 打开电源开关前，观察表针是否指零，如不指零，可调整表头上的螺丝，使表 针指零。2. 将校正、测量开关放在“校正”位置。3. 插接电源线，打开电源开关，并预热数分钟，调节“校正”调节器使电表指至 满度。2.3.2 十二烷基硫酸钠电导率的测定1. 取已在80C下烘干3h的十二烷基硫酸钠，用电导水分别配制0； 0.0021；0.0042
5、； 0.0062； 0.0083； 0.0090； 0.0097； 0.0118mol/L 的十二烷基硫酸钠各100mL ；2. 用电导仪从稀到浓的顺序一次测定样品的电导率，记录每次测量的结果；3. 测完后关闭电源，并弃去被测液。注意：每次测完要把校正一测量开关调到校正档后再把电极从试样中取出；在测定每个样品之前电导电极必须用蒸馏水清洗并擦干。3 实验结果分析根据表1数据作kc 图如下：3.1电导法测定CMC值表1 15.5 C时十二烷基硫酸钠的浓度与电导率的有关数据c / mol - L-1k / 卩 s - cm-i0.0022980.0043510.0065200.0085360.009
6、5710.0105800.020681图 1 电导率与浓度的关系曲线根据图 1 电导率与浓度的关系曲线可得其转折点的坐标为(0.0146,731.75)， 由此可知十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度为0.0146 mol /L。3.2 试验误差分析通过分析实验数据，由图 1 可知，发现存在一些不与其他临近的点成线性关系的 突变点(如图 1)。其原因可能为：1. 溶液的配制不是很精确，因为十二烷基硫酸钠溶于水中一摇晃就会起大量的泡 泡，导致读数不精确。2. 电导率仪读数时存在一定的偏差。3. 实验中没有用恒温槽，温度不稳定，温度对电导率也有一定的影响。4 结论作为表征表面活性剂自组织能力的重要参数，临
7、界胶束浓度CMC对理解其性能 至关重要。利用电导法测定离子表面活性剂的CMC，能够灵敏地响应离子型表面 活性剂在溶液中的行为，是研究它们在水溶液中自组织行为的重要方法。参考文献1 Zana, R. Surfactant solutions, new methods of investigation. Trans.Tang, S. T.;Cheng, S. J. Beijing: Petroleum Industry Press, 1992:221-270 Zana, R. 表面活性 剂溶液研究新方法. 唐善驮, 程绍进, 译. 北京: 石油工业出版社, 1992: 221-270 2 Zana, R. J. Colloid Interface Sci., 2002, 248: 203
