5.临界胶束浓度

本次实验心得
开始接触 该实验的时候，还不知道溶液表面胶束浓度 是 个什么概念，通过文献的查找及方案的确定终于理解并知 道该通过什么方法测量以及那种方法更好更简便。通过做 实验的过程能够让我们对以前的实验进行复习及加深理解。 本实验的难点就是溶液的配置，由于是表面活性剂所以配 制溶液时容易起泡而且不易溶解。所以我们在配置该溶液 的时候先溶解然后在静置半天，等到泡沫全消失的时候在 小心定容。 后面配置稀溶液时要使液体沿着玻璃壁下流这样会有效的 防止起泡。而如果溶液配好之后后面就是我们平常实验的 一些基本操作，这儿就不详细讲述了。
2. 数据处理：
• （1）记录实验温度，大 气压，以及蒸馏水和不同 浓度十二烷基硫酸钠溶液 的△pmax。 • （2）查得实验温度下纯 水的表面张力数据，求出 毛细管常数。 • （3）分别计算各浓度十 二烷基硫酸钠水溶液的γ值。 • （4）以浓度c为横坐标， 以γ为纵坐标作γ = f(c)图， 连成光滑曲线。
本次实验采取两种方法
组员：邓华锋、刘柱、陈日
实验主要目的
1、了解水溶性表面活性剂、临界胶束浓度的 相关概念及其意义。 2、通过实验掌握临界胶束浓度（CMC）的测 、通过实验掌握临界胶束浓度（CMC）的测 定。 3、掌握用两种方法测定十二烷基硫酸钠水溶 液的临界胶束浓度。 （4）、掌握电导仪的使用方法。 （5）、掌握用最大气泡压法测定表面张力的 原理和技术。
1.实验数据记录 1.实验数据记录 室温；15.88℃ 室温；15.88℃ 气压；997.8kpa 气压；997.8kpa
0.002 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 0.011 0.012 0.013 0.014
2.数据处理：
• 1. 计算各浓度的十二 烷基硫酸钠水溶液的 电导率和摩尔电导率。 • 2. 将数据列表，做κ-c κ-c 图，由曲线转折点确 定临界胶束浓度CMC 值。
实验记录与处理
c(mo/l) 电导 0.1309 0.24 0.289 0.327 0.374 0.413 0.438 0.488 0.507 .536 0.563 0.605 0.131 0.24 0.289 0.33 0.375 0.413 0.439 0.487 0.509 0.535 0.563 0.605 0.132 0.239 0.289 0.33 0.376 0.412 0.439 0.487 0.508 0.535 0.563 0.604 平均值 0.1313 0.239667 0.289 0.329 0.375 0.412667 0.438667 0.487333 0.508 0.535333 0.563 0.604667
4. 表面活性物质在水中形成胶束所需的最低浓度称为临 界胶束浓度， 表示。 点上， 界胶束浓度， 以 CMC表示。在 CMC点上，由于溶液 表示 点上 的结构改变导致其物理及化学性质与浓度的关系曲线 出现明显转折， 出现明显转折，如下图所示 。
图3 25℃时十二烷基硫酸钠水溶液的 ℃ 物理性质和浓度关系 物理性质和浓度关系
C
0.052 0.050 0.048 0.046
Y Axis Title
0.044 0.042 0.040 0.038 0.036 0.002 0.004 0.006 0.008
x=0.0081317,y=0.0366456229
0.010
0.012
0.014
X Axis Title
注意事项
1. 电极不使用时应浸泡在蒸馏水中，用时用滤纸轻轻沾干 水分，不可用纸擦拭电极上的铂黑（以免影响电导池常 数）。 2. 配制溶液时，由于有泡沫，所以要保证表面活性剂完全 溶解，否则影响浓度的准确性。 3. CMC浓度有一定的范围。 CMC浓度有一定的范围。 4.控制好滴液瓶的放液速度，水的流速每次均应保持一致， 4.控制好滴液瓶的放液速度，水的流速每次均应保持一致， 尽可能使气泡呈单泡逸出，以利于读数的准确性。 5.数字微压差仪上显示的数字为实验系统与大气压之间的 5.数字微压差仪上显示的数字为实验系统与大气压之间的 max与毛细管 压差值。要读取最大压力差数值，因为△pmax与毛细管 的半径r 是对应的，只有这样才能获得一致的数据。
实验仪器
实验步骤
1就取电导法配置的溶液。 2仪器准备与检漏 按图4 按图4安装好实验仪器，检查系统是否漏气。 3测定毛细管常数 在测定管中注入蒸馏水，使管内液面刚好与毛细管口相 接触，慢慢打开滴液瓶活塞，严格控制滴液速度，使毛细 管端口5~10s出一个气泡，由数字压力计读出瞬间最大压 管端口5~10s出一个气泡，由数字压力计读出瞬间最大压 差（大约在700-800Pa之间），记录最大值，重复3 差（大约在700-800Pa之间），记录最大值，重复3次，取 平均值。 4分别测量不同浓度溶液的表面张力，从稀到浓依次进行。 每次测量前必须用少量被测液洗涤测定管，尤其毛细管部 分，确保毛细管内外溶液的浓度一致。
图1 胶束形成过程示意图
3. 随着表面活性剂在溶液中浓度的增长 ， 球形胶束还可能 随着表面活性剂在溶液中浓度的增长， 转变成棒形胶束，以至层状胶束。如图2所示 所示。 转变成棒形胶束，以至层状胶束。如图 所示。后者可用 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2 胶束的球形结构和层状结构
d ln cCMC ∆H =− 2 dT 2 RT
3答：表面张力法既可用于离子型表面活性 答：表面张力法既可用于 表面张力法既可用于离子型表面活性 的测定，也可用于非离子型表面活性剂 剂的测定，也可用于非离子型表面活性剂 的测定；而电导法只适用于离子型表面活 的测定；而电导法只适用于离子型表面活 性剂的测定 的测定。 性剂的测定。 4答；温度、浓度、电解质 温度、浓度、
实验记录与处理
1.实验数据记录
c(mo/l) 0.002 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 0.011 0.012 0.013 0.379 0.014 0.377 0.378 0.378 0.379 0.379 0.378667 0.378 9.64E-07 9.64E9.64E-07 9.64E0.036509147 0.03644487 0.427 0.405 0.391 0.383 0.378 0.378 0.378 0.426 0.407 0.39 0.385 0.381 0.378 0.38 0.426 0.408 0.392 0.383 0.382 0.377 0.381 0.426333 0.406667 0.391 0.383667 0.380333 0.377667 0.379667 9.64E9.64E-07 9.64E9.64E-07 9.64E-07 9.64E9.64E-07 9.64E9.64E-07 9.64E9.64E-07 9.64E9.64E-07 9.64E0.041104928 0.039208767 0.037698265 0.036991222 0.036669838 0.036412732 0.036605562 最大压差 0.52 0.47 0.45 0.521 0.472 0.45 0.52 0.473 0.454 平均压差 0.520333 0.471667 0.451333 毛细管常数 9.64E9.64E-07 9.64E9.64E-07 9.64E9.64E-07 表面张力 0.050167938 0.045475742 0.043515303
实验原理
1. 表面活性剂是一类具有“两亲”性质的分子组成的物质，其分 表面活性剂是一类具有“两亲”性质的分子组成的物质， 子由极性和非极性两部分组成。 子由极性和非极性两部分组成。按离子的类型可分为阴离子型 表面活性剂、 表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂三大 类； 2. 当表面活性剂溶于水中后，不但定向地吸附在水溶液表面，而 当表面活性剂溶于水中后，不但定向地吸附在水溶液表面， 且达到一定浓度时还会在溶液中发生定向排列而形成胶束(图 ； 且达到一定浓度时还会在溶液中所测得的临界胶束浓度是否准确，可 用什么实验方法验证之？ 2. 溶液的表面活性剂分子与胶束之间的平衡同浓 度和温度有关，试问如何测出其热能效应∆H值？ 度和温度有关，试问如何测出其热能效应∆H值？ ∆H 3. 非离子型表面活性剂能否用本实验方法测定临 界胶束浓度？若不能，则可用何种方法测之？ 4. 实验中影响临界胶束浓度的因素有哪些？
B
0.6
x=0.00845671267,y=0.439393939
0.5
Y Axis Title
0.4
0.3
0.2
0.1
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
0.014
X Axis Title
方法二；
表面张力法测定水溶液 的临界胶束浓度
实验原理： 实验原理： 利用表面活性剂在水溶液中浓度达到某一 狭窄范围内即临界胶束浓度时，溶液的许 多物理化学性质均发生突变的特点，通过 测定不同浓度所对应的浓度表面张力，将 γ—lgc做图，图中曲线转折点所对应的浓度 lgc做图，图中曲线转折点所对应的浓度 既为临界胶束浓度。本实验利用最大泡压 法测定表面张力来测定水溶液的临界胶束 浓度
思考题答案
1答；可以用其他方法验证，如表面张力法、 答；可以用其他方法验证，如表面张力法 表面张力法、 电导法、染料法、增溶作用法、 电导法、染料法、增溶作用法、光散射法 其中表面张力法 电导法比较简便准 表面张力法和 等。其中表面张力法和电导法比较简便准 确。 2答：溶解的表面活性剂分子与胶束之间的平 衡同温度和浓度有关，其关系式可表示为： 衡同温度和浓度有关，其关系式可表示为：
方法一：电导法测定表面活性剂的临 界胶束浓度
此方法的实验仪器：
DDS-307型电导率仪面板示意图 型电导率仪面板示意图 型电导率仪面板