总结常见表面活性剂的CMC.doc
表面活性剂CMC值的测定
物理化学实验报告姓名：学号：指导老师：表面活性张力CMC的测定一、实验目的：1.了解表面活性剂临界胶束浓度的测定原理。
2.掌握临界胶束浓度的测定方法和表面张力仪的使用方法。
3.掌握用电导法测定临界胶束浓度的方法。
二、实验原理：表面活性剂分子：具有亲水性的极性基团和具有憎水性的非极性基团所组成的有机化合物。
当它们以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。
在表面活性剂溶液中，当溶液浓度增大到一定值时，表面活性剂离子或分子不但在表面聚集而形成单分子层，而且早溶液本体内部也三三两两的以憎水基相互靠拢，聚在一起形成胶束。
形成胶束的最低浓度称为。
表面活性剂随浓度变化的物理化学性质都可以用于测定CMC。
在CMC点，因溶液结构改变，其物理性质，化学性质明显转折。
（表面张力，电导率，渗透压，浊度，光学性质）.作为表面活性剂表面活度的一种量度。
临界胶束浓度小，但激发形成胶束所需浓度小，达到表面饱和吸附的浓度小，改变表面性质所需浓度小。
临界胶束浓度是溶液性质显著变化的“分水岭”。
常用的方法：表面张力法、电导法、染料法等。
本实验采用电导法测定表面活性剂的电导率来确定CMC值。
它是利用离子型表面活性剂水溶液的电导率随浓度的变化关系，作Λm-C1/2曲线，由曲线的转折点求出CMC值。
Λm=κ/C Λm（S·m2 /mol），C（mol/L）若温度恒定，在极稀的浓度范围内，强电解质溶液的摩尔电导率Λm 与其溶液浓度的c1/2成线形关系。
对于胶体电解质，在稀溶液时的电导率，摩尔电导率的变化规律与强电解质一样，但是随着溶液中胶团的生成，电导率和摩尔电导率发生明显变化，这就是确定CMC的依据。
三.实验仪器及试剂：HSS-1B数字式超级恒温浴槽、DDS-11A 型电导仪、50mL比色管、11支移液管、电导电极．0.020mol·L-1 十二烷基磺酸钠溶液。
CMC的测定 - 报告
物理化学设计性实验——CMC的测定学院：化学与分子工程学院班级：应用化学108班姓名：宁加彬学号：1002010806CMC的测定摘要: 表面活性剂的一个重要性质是其临界胶束浓度(Critical MicelleConcentration,简称CMC)。
本文利用电导率法对阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的CMC进行了研究,测试了这种离子型表面活性剂在不同温度时电导率变化,从而得到温度对SDS的临界胶束浓度的影响规律,也利用了分光光度法对阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的CMC进行了测定。
并对有关实验结果作了探讨。
关键词: 临界胶束浓度(CMC) ;电导率法；分光光度法；十二烷基硫酸钠(SDS) ;温度。
1.引言：表面活性剂是一种具有两亲性质的物质可以显著的改变体系表面的性质，在许多领域都有应用，如：在纺织工业中做洗涤剂、均染剂和分散剂，在石油工业中作为驱油剂提高原油采收率或进行油田杀菌等。
而临界胶束浓度会使体系的性质发生突变，因此研究表面活性剂的临界胶束浓度对表面活性剂在化学化工方面的应用有着十分重要的作用。
一定条件下的任何纯液体都具有表面张力,20℃时，水的表面张力为72.75ｍＮ·ｍ-1。
当溶剂中溶入溶质时，溶液的表面张力因溶质的加入而发生变化，水溶液表面张力的大小因溶质不同而改变，如一些无机盐可以使水的表面张力略有增加，一些低级醇则使水的表面张力略有下降，而肥皂和洗衣粉可使水的表面张力显著下降。
使液体表面张力降低的性质即为表面活性。
表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。
此外，作为表面活性剂还应具有增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡和起泡等应用性质，这是与一般表面活性物质的重要区别。
表面活性剂分子一般由非极性烃链和一个以上的极性基团组成，烃链长度一般在8个碳原子以上，极性基团可以是解离的离子，也可以是不解离的亲水基团。
极性基团可以是羧酸及其盐、磺酸及其盐、硫酸酯及其可溶性盐、磷酸酯基、氨基或胺基及它们的盐，也可以是羟基、酰胺基、醚键、羧酸酯基等。
cmc的测定方法以及影响因素doc
浓度对胶束结构的影响以扩散法和光散射法对胶束研究证实，浓度在cmc以上不太高的范围内胶束大都呈球状，为非晶态结构，有一个与液体相似的内核，由碳氢链组成。
当浓度高于l0倍c仇c时，胶束呈棒状，这种棒状结构有一定的柔顺性。
浓度再增高，棒状胶束聚集成六角束。
浓度更高时则形成层状结构。
弗罗姆黑尔兹(Fromherz)从热力学观点提出了一种块状胶束模型。
(三)胶束的形成表面活性剂的稀溶液服从理想溶液所遵循的规律。
表面活性剂在溶液表面的吸附量随溶液浓度增高而增多，当浓度达到和超过某值后，吸附量不再增加，这些过多的表面活性剂分子在溶液内以何种方式存在呢。
实践和理论均证实，它们在溶液内形成缔合体，这种缔合体称为胶束(micelle)。
1．临界胶束浓度表面活性剂在溶液中形成胶束的起始浓度称为临界胶束浓度(critical micelle concentration，缩写为cmc)。
低于此浓度，表面活性剂以单分子体方式存在于溶液中，高于此浓度它们以单体和胶束的方式同时存在于溶液内，并处于不停地缔合分解过程中。
故在温度和压力一定的条件下，测定溶液的表面张力、当量电导、渗透压、洗涤力等一系列物理化学性质随浓度变化时发现，在某一狭窄浓度区间它们发生急剧变化(见图1)。
严格地说，此狭窄浓度区间的适当值才是临界胶束浓度。
出现这种狭窄浓度区间是因为测定方法不同，临界胶束浓度也稍有不同。
不同的表面活性剂各自有其临界胶束浓度特征值。
构成胶束的表面活性剂分子，其亲油基之间的作用力为范德华力。
当表面活性剂水溶液的浓度达到cmc值后，再加入表面活性剂，其单体分子浓度不再增加，，而只能增多胶束的数量。
2．胶束的结构以扩散法和光散射法对胶束研究证实，浓度在cmc以上不太高的范围内胶束大都呈球状，为非晶态结构，有一个与液体相似的内核，由碳氢链组成。
当浓度高于l0倍c仇c时，胶束呈棒状，这种棒状结构有一定的柔顺性。
浓度再增高，棒状胶束聚集成六角束。
实验6__表面活性剂CMC值的测定——电导法
实验6 表面活性剂CMC值的测定——电导法一、实验目的：1、学习并掌握表面活性剂CMC值的电导测定方法；2、了解表面活性剂的性质与应用；3、学习电导法测定十二烷基硫酸钠的cmc，了解表面活性剂的特性及胶束形成原理；4、掌握DDS-11A型电导率仪和恒温槽的使用方法。
二、实验原理：具有明显“两亲”性质的分子，既含有亲油的足够长的烃基，又含有亲水的极性基团。
由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，见图1(a)。
表面活性剂为了使自己成为溶液中的稳定分子，有可能采取的两种途径：一是当它们以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，形成定向排列的单分子膜，从而使表面自由能明显降低，见图1(c)；二是在表面活性剂溶液中，当溶液浓度增大到一定值时，表面活性剂离子或分子不但在表面聚集而形成单分子层，而且在溶液本体内部也三三两两的以憎水基相互靠拢，聚在一起形成胶束。
胶束可以成球状、棒状或层状。
形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration, CMC），如图1(b)。
(a) (b) (c)图1CMC是表面活性剂的一种重要量度，CMC越小，则表示这种表面活性剂形成胶束所需浓度越低，达到表面（界面）饱和吸附的浓度越低，只有溶液浓度稍高于CMC时，才能充分发挥表面活性剂的作用。
比如图2的洗涤去污过程。
目前表面活性剂广泛用于石油、纺织、农药、采矿、食品、民用洗涤等各个领域，具有润湿、乳化、洗涤、发泡等重要作用。
图2 表面活性剂的洗涤原理图由于溶液的结构发生改变，表面活性剂溶液的许多物理化学性质(如表面张力,电导.渗透压,浊度,光学性质等)都会随着胶团的出现而发生突变，原则上，这些物理化学性质随浓度的变化都可以用于测定CMC，常用的方法有表面张力法、电导法、染料法等。
本实验采用电导法来测定表面活性剂的CMC值。
在溶液中对电导有贡献的主要是带长链烷基的表面活性剂离子和相应的反离子，而胶束的贡献则极为微小。
表面活性剂的CMC
增溶：C>CMC （HLB13~18）增溶体系为热力学平衡体系CMC越低、缔合数越大，增溶量（MAC）就越高温度对增溶的影响：温度影响胶束的形成，影响增溶质的溶解，影响表面活性剂的溶解度Krafft点：离子型表面活性剂的溶解度随温度增加而急剧增大这一温度称为Krafft 点，Krafft点越高，其临界胶束浓度越小昙点：对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升高到一定程度时，溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊，这一现象称为起昙，此温度称为昙点。
在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低；在碳氢链相同时，聚氧乙烯链越长则浊点越高。
表面活性剂概述：1.概念：表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。
2.组成：分子结构具有两亲性非极性烃链：8个碳原子以上烃链极性基团：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等。
3.吸附性：溶液中的正吸附：增加润湿性、乳化性、起泡性固体表面的吸附：非极性固体表面单层吸附，极性固体表面可发生多层吸附表面活性剂的分类表面活性剂的分类方法很多，根据疏水基结构进行分类，分直链、支链、芳香链、含氟长链等；根据亲水基进行分类，分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等；有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等，还有根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。
但是众多分类方法都有其局限性，很难将表面活性剂合适定位，并在概念内涵上不发生重叠。
按极性基团的解离性质分类1、阴离子表面活性剂：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠2、阳离子表面活性剂：季铵化物3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型4、非离子表面活性剂：脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘），聚山梨酯（吐温）阴离子表面活性剂1、肥皂类系高级脂肪酸的盐，通式: (RCOOˉ)n M。
脂肪酸烃R一般为11~17个碳的长链，常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。
羧甲基纤维素(CMC)
一、概述：羧甲基纤维素（Sodium Carboxymethyl Cellulose）简称CMC，属表面活性胶体的高分子化合物，是一种无臭、无味、无毒的水溶性纤维素衍生物，一般使用的是其钠盐，故其全名应叫羧甲基纤维素钠，即CMC—Na。
二.产品特性：1.CMC为白色或微黄色纤维颗粒状粉末，无味、无臭、无毒，易溶于水，并形成透明粘稠胶体，溶液呈中性或微碱性。
可长期保存不变质，在低温及日光照射下也是稳定的。
但因温度急剧变化，溶液酸碱性变化。
在紫外线照射下以及微生物的影响，也会引起水解或氧化，溶液粘度下降，甚至溶液腐败，溶液如需长期保存，可选则适宜的防腐剂，如甲醛、苯酚、苯甲酸、有机汞化合物等。
2.CMC与其它高分子电解质相同，溶解时，首先产生澎涨现象，粒子间相互粘附形成皮膜或粘胶团，致使不能分散，而是溶解迟缓。
因此，在配制其水溶液时，如能先使粒子均匀润湿，能显著增加溶解速度。
3．CMC具有吸湿性，在大气中CMC的平均水份随空气温度增加而增加，随空气温度上升而减少，在室温平均温度80%--50%时，平衡水份在26%以上，产品水份为10%以下。
因此产品包装及存放应注意防潮。
4．锌、铜、铅、铝、银、铁、锡、铬等重金属盐类，能使CMC水溶液发生沉淀，沉淀除盐基性的醋酸铅外，仍可重溶于氢氧化钠或氢氧化铵溶液内。
5．有机的或无机的酸类，对本产品的溶液，也会起沉淀现象，沉淀现象因酸的种类及浓度而有所不同，一般在PH2.5以下即发生沉淀，加碱中和后可以回复。
6．钙、镁及食盐等盐内，对CMC溶液不起沉淀作用，但影响降低粘度。
7．CMC与其它水溶性胶类及软化剂、树脂等均有相溶性。
8．CMC抽成的薄膜，在室温下浸渍于丙酮、苯、醋酸丁酯、四氯化碳、蓖麻油、玉米油、乙醇、乙醚、二氯乙烷、石油、甲醇、醋酸甲酯、甲基乙基酮、甲苯、松节油、二甲苯、花生油等二十四小时内可无变化。
9．本产品外形为细粉或粗粒，或仍如纤维状，只因加工不同而异与其物理化学性能无关系。
离子型和非离子型表面活性剂的HLB值及CMC值
离子型和非离子型表面活性剂的HLB值及CMC值石蜡完全没有亲水性，HLB=0;完全是亲水基的聚乙二醇HLB=20，所以非离子型表面活性剂的HLB介于0,20之间。
下表是表面活性剂HLB值与性质的对应关系:表面活性物质加水后的性质 HLB值应用不分散 2W/O乳4 化剂分散得不好 6不稳定乳状分散体系 8润湿剂稳定乳状分散体系 10半透明至透明分散体系 12 洗涤O/W14 剂乳化透明溶液 16 增剂溶18 剂除了格里芬的计算方法之外，戴维斯(Davies)曾尝试把HLB数目作为结构因子的总和来处理，他试图把表面活性剂结构分解为一些基因，每个基因对HLB 值都有一定的贡献。
下表是一些基团的HLB数目:亲水基团 HLB 值亲水基团 HLB 值-SO4Na 38.7 -CH- -COOK 21.1 -CH2-0.475 } -COONa 19.1 -CH 3-N(叔胺) 9.4 =CH-酯(失水山梨醇6.8 衍生的基团数目: 环)酯(自由的) 2.4 -(CH-CH-O)- 0.33 22-COOH 2.1 -(CH-CH-CH-O)- -0.15 22-OH(自由的) 1.9表面活性剂的HLB值既然表面活性剂是由亲油基团和亲水基团所组成，形成既有亲油性，又有亲水性的双亲结构，人们试图用一种定量的数据描述这种特性。
试验表明，表面活性剂的亲水基相同时，亲油基的相对分子量越大，基团的链越长，表面活性剂的水溶性越差，油溶性越好，表明表面活性剂亲油基的亲油性与其分子内亲油基的相对质量大小有一定的关系。
而表面活性剂的亲水性就比较复杂，因为亲水基的种类很多，有的表面活性剂分子中的亲水基的质量分数可表示其亲水性。
例如，聚乙二醇型的非离子表面活性的亲水基——聚氧乙烯部分的质量分数越大，亲水性越强，二者成正比，因此，可以用亲水基的质量分数表征该表面活性剂的亲水性大小。
但是，多数表面活性剂尽管具有相同质量分数的亲水基，亲水性并不相同，因此，并非所有表面活性剂均能以分子中亲水基的质量分数代表其亲水性。
CMC的测定
物理化学设计性实验—表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定学院：化学与分子工程学院班级：应用化学108班姓名：学号：同组者：表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定摘要: 表面活性剂的一个重要性质是其临界胶束浓度(Critical MicelleConcentration,简称CMC)。
本文利用电导率法对阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的CMC进行了研究。
关键词: 临界胶束浓度(CMC) ;电导率法；十二烷基硫酸钠(SDS) ;温度;丁醇。
1.引言：表面活性剂是一种具有两亲性质的物质可以显著的改变体系表面的性质，在许多领域都有应用，如：在纺织工业中做洗涤剂、均染剂和分散剂，在石油工业中作为驱油剂提高原油采收率或进行油田杀菌等。
而临界胶束浓度会使体系的性质发生突变，因此研究表面活性剂的临界胶束浓度对表面活性剂在化学化工方面的应用有着十分重要的作用。
2.实验部分2.1实验原理介绍2.1.1 表面张力及CMC的含义及特征一定条件下的任何纯液体都具有表面张力,20℃时，水的表面张力为72.75ｍＮ·ｍ-1。
当溶剂中溶入溶质时，溶液的表面张力因溶质的加入而发生变化，水溶液表面张力的大小因溶质不同而改变，如一些无机盐可以使水的表面张力略有增加，一些低级醇则使水的表面张力略有下降，而肥皂和洗衣粉可使水的表面张力显著下降。
使液体表面张力降低的性质即为表面活性。
表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。
此外，作为表面活性剂还应具有增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡和起泡等应用性质，这是与一般表面活性物质的重要区别。
表面活性剂分子一般由非极性烃链和一个以上的极性基团组成，烃链长度一般在8个碳原子以上，极性基团可以是解离的离子，也可以是不解离的亲水基团。
极性基团可以是羧酸及其盐、磺酸及其盐、硫酸酯及其可溶性盐、磷酸酯基、氨基或胺基及它们的盐，也可以是羟基、酰胺基、醚键、羧酸酯基等。
如肥皂是脂肪酸类（R-COO-）表面活性剂，其结构中的脂肪酸碳链(R-)为亲油基团，解离的脂肪酸根（COO-）为亲水基团。
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一些常用表面活性剂的临界胶束浓度
当表面活性剂溶液达到临界胶束浓度时，除溶液的表面张力外，溶液的多种物理化学性质，如摩尔电导、粘度、渗透压、密度、光散射等也发生急剧变化。
利用这些性质与表面活性剂度之间的关系，可以推测出表面活性剂的临界胶束浓度。
但采用不同的测定方法得到的临界胶束浓度在数值上可能会有所差别。
而且其数值也受温度、浓度、电解质、pH等因素的影响而发生变化。
表2—14列出了一些常用表面活性剂的临界胶束浓度。
名称测定温度，℃CMC，mol／L
氯化十六烷基三甲基铵25 1.60×10-2
溴化十六烷基三甲基铵9.12×10-5
溴化十二烷基三甲基铵 1.60×10-2
溴化十二烷基代吡啶 1.23×10-2
辛烷基磺酸钠25 1.50×10-1
辛烷基硫酸钠40 1.36×10-1
十二烷基硫酸钠40 8.60×10-3
十四烷基硫酸钠40 2.40×10-3
十六烷基硫酸钠40 5.80×10-4
十八烷基硫酸钠40 1.70×10-4
硬脂酸钾50 4.5×10-4
油酸钾50 1.2×10-3
月桂酸钾25 1.25×10-2
十二烷基磺酸钠25 9.0×10-3
月桂醇聚氧乙烯(6)醚25 8.7×lO-5
月桂醇聚氧乙烯(9)醚25 1.0×10-4
月桂醇聚氧乙烯(12)醚25 1.4×10-4
十四醇聚氧乙烯(6)醚25 1.0×10-5
丁二酸二辛基磺酸钠25 1.24×10-2
氯化十二烷基胺25 1.6×10-2
对十二烷基苯磺酸钠25 1.4×10-2
月桂酸蔗糖酯 2.38×10-6
棕榈酸蔗糖酯9.5×10-5
硬脂酸蔗糖酯 6.6×10-5
吐温20 25 6×10-2(以下数据单位是g/L。
)
吐温40 25 3.1×10-2
吐温60 25 2.8×10-2
吐温65 25 5.0×10-2
吐温80 25 1.4×10-2
吐温85 25 2.3×10-2
化学结构式临界胶束浓度，mol／L C4H9CH2----C4H9CHSO3Na 0.20
C10H21S03Na 0.045 (C8H l7)2N((CH3)2Cl 0.0266
C16H33N(CH3)3Cl 0.0014
C6H12CH2----C6H12CHSO3Na 0.0097 C14H29SO3Na 0.0024。