大学物理化学实验报告-电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度
电导法测定水溶性表面活性剂临界胶束浓度
实验原理
测定CMC的方法很多，原则上只要使溶液物理化学性质随着表面活性
剂溶液浓度在CMC处发生突变，都可以利用来测定CMC，常用的测定的
溶液的表面活性剂分子与胶束之间的平衡 同浓度有关，其d 关lndcT系CMC式 可2R表HT2示为：
试问如何测出其热效应ΔH值？ 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？
实验步骤
用电导水或重蒸馏水准确配制0.01 mol.dm-3 的KCl标准溶 液。
取十二烷基硫酸钠在80℃烘干3小时，用电导水或重蒸馏 水准确配制0.002，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010， 0.012，0.014，0.018，0.020 mol.dm-3的十二烷基硫酸钠溶 液各100mL.
式中：к是Ａ＝1m2、L＝1m的电导，称作比电导或电导率， 其单位为Ω-1·m-1；L/A称作电导常数。
实验原理
Λ随电解质浓度而变，对强电解质的稀溶液，Λ0为浓度无限 稀时的摩尔电导，Ａ为常数。
对于离子型表面活性剂溶液，当溶液浓度很稀时，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，摩尔电导出现转 折，这就是电导法测CMC的依据。
折。以表面张力（σ）和表面活性剂溶液浓度的对数（lgc）作图，由曲线
的转折点来确定CMC。
3、染料法
基于有些染料的生色有机离子吸附于胶束之上，其颜色发生明显的改变
，故可用染料作用指示剂，测定最大吸收光谱的变化来确定临界胶束浓
实验八 电导法测定临界胶束浓度
浓度。
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二. 基本原理
1. 表面活性剂
能使水的表面张力明显降低的物质称为表面活性剂。
这类物质含有亲水（极性）基团和亲油（非极性）
基团。
离子型 表面活性剂
阴离子型[如CH3(CH2)11SO4Na ] 阳离子型[如C12H25N (CH3)3Cl]
• 注意电导率仪应由低到高的浓度顺序测量样品 的电导率。
• 电极在冲洗后必须擦干，以保证溶液浓度的准 确，电极在使用过程中其极片必须完全浸入到 所测的溶液中。
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临界胶束浓度的测定浓度moll125时十二烷基硫酸钠水溶液的物理性质和浓度的关系本实验利用电导率仪测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电导率也可换算成摩尔电导率并作电导率或摩尔电导率与浓度的关系图从图中的转折点即可求得临界胶束浓度参见图2
实验八 电导法测定水溶性表面 活性剂的临界胶束浓度
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一、实验目的
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3. 临界胶束浓度的测定
在CMC点上，由于溶液的结构改变导致其物理 及化学性质(如表面张力、电导、渗透压、浊度、 光学性质等)同浓度的关系曲线出现明显的转折, 如图1所示。这个现象是测定CMC的实验依据,也 是表面活性剂的一个重要特征。
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浓度/mol.L-1 图1 25℃时十二烷基硫酸钠水溶液的物理性实验利用电导率仪测定不同浓度的十二烷基硫酸 钠水溶液的电导率(也可换算成摩尔电导率),并作 电导率(或摩尔电导率)与浓度的关系图,从图中的 转折点即可求得临界胶束浓度(参见图2)。
图2 十二烷基硫酸钠水溶液电导率与浓度的关系
电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度
锥形瓶(50mL) 1 只; 移液管(5mL) 1 支; 移液管(10mL) 1 支;
氯化钾(分析纯); 十二烷基硫酸钠(分析纯);
电导水;
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操作步骤
1、了解和熟悉DDS-320型电导率仪的构造和使用注意事项; 2、用电导水或重蒸馏水准确配制0.01mol·L-1的KCl标准溶液； 3、十二烷基硫酸钠在80℃烘干3小时后，用电导水或重蒸馏水准确配成
掌握电导率仪的使用方法；2. 电导池常数的测定
22µµSS··ccmm--11，，则则该该电电极极的的电电极极3常常. 数数为为11.. (1) 测量开关置“校正”档，调节常数校正钮，使仪器显示1.00；
用后一个溶液荡洗存放过前一4.个溶液的(电2)导测电量极和开容关器置3次“以上测，量各”溶液档测，定读前必出须仪恒器温1读0m数in，D表每；个溶液的电导率读数3次，取平均
电导法测定水溶性表面活性剂的 临界胶束浓度
怀化学院物理化学实验教学中心 任课教师：杨欣
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➢ 实验目的 ➢ 实验原理 ➢ 仪器试剂 ➢ 实验步骤 ➢ 实验装置 ➢ 数据处理 ➢ 注意事项 ➢ 思考题与答案
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实验目的
1.了解表面活性剂的特性及胶束形成原理； 2.掌握电导率仪的使用方法； 3.用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度。
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实验原理
表面活性剂是一类具有“两亲”性质的分子组成的物质，其分子由 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、 阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂三大类；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1)；
电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度
电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度2、在电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度实验中，为何应严格控制温度恒定？答：液体电导率的温度系数较大，所以实验中应严格控制温度恒定3、在电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度实验中，溶液浓度是否需要精确配置？答：需要。
4、电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度，溶液的稀释是直接在锥形瓶中进行的，请问每加入一次溶剂是否需精确量取体积？为什么？答：因为本实验溶液的稀释是直接在锥形瓶中进行的，因此，溶剂需精确量取每一次加入的体积，稀释时混合均匀、恒温后才能测量其电导率κ。
5、在电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度实验中，若要知道所测得的临界胶束浓度是否准确，可用什么实验方法验证它？答：①表面张力法：测定不同浓度下表面活性剂溶液的表面张力，在浓度达到CMC时发生转折。
以表面张力（σ）和表面活性剂溶液浓度的对数（lgc）作图，由曲线的转折点来确定CMC。
②染料法：基于有些染料的生色有机离子吸附于胶束之上，其颜色发生明显的改变，故可用染料作用指示剂，测定最大吸收光谱的变化来确定临界胶束浓度。
③增溶法：用表面活性溶液对有机物增溶能力随浓度的变化，在CMC处有明显的改变来确定。
6、非离子型表面活性剂能否用电导法测定临界胶束浓度？为什么？若不能，则可用何种方法测定？答：不可以。
可以用表面张力法，染料法，增溶法等。
7、在电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度实验中，影响临界胶束浓度的因素有哪些？答：①一般有机物、无机物、其他表面活性物质对某一表面活性的CMC 值都有显著影响。
本实验只讨论无机盐的影响。
②在水溶液中电解质存在会导致CMC值下降，电解质对阴阳离子型表面活性剂的CMC影响较大，对两性表面活性剂的影响次之，对非离子的影响较小，电解质对离子型表面活性剂的影响主要原因是压缩胶团表面双电层厚度，同时也减少胶团中表面活性剂离子之间的相互排斥力，因而更容易形成胶团。
实验十四 电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度
实验十七电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度Ⅰ、目的要求1．用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度2．了解表面活性剂的特性及胶束形成原理3．掌握电导仪的使用方法Ⅱ、基本原理具有明显“两亲”性质的分子，既含有亲油的足够长的（大于10~12个碳原子）烃基，又含有亲水的极性基团（通常是离子化的）。
由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，如肥皂和各种合成洗涤剂等。
表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的，若按离子的类型分类，可分为三大类：①阴离子型表面活性剂，如羧酸盐（肥皂，C17H35COONa），烷基硫酸盐（十二烷基硫酸钠，CH3（CH2）11SO4Na），烷基磺酸盐（十二烷基苯磺酸钠，CH3（CH2）11C6H5SO3Na）等；②阳离子型表面活性剂，主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺（RN(CH3)2HCl）和十二烷基氯化胺（RN(CH3)2Cl）；③非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯类（R-O-(CH2CH2O)n H）。
表面活性剂进入水中，在低浓度时呈分子状态，并且三三两两地把亲油基团靠拢而分散在水中。
当溶液浓度加大到一定程度时，许多表面活性物质的分子立刻结合成很大的集团，形成“胶束”。
以胶束形式存在于水中的表面活性剂物质是比较稳定的。
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，以CMC表示。
在CMC点上，由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质（如表面张力、电导、渗透压、浊度、光学性质等）同浓度的关系曲线出现明显的转折，如图1所示。
这个现象是测定CMC的实验依据，也是表面活性剂的一个重要特征。
这种特征行为可用生成分子聚集体或胶束来说明，如图2所示，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。
表面活性剂为了使自已成为溶液中的稳定分子，有可能采取的两种途径；一是把亲水基留在水中，亲油基伸向油相或空气；二是让表面活性剂的亲油基团相互靠在一起，以减少亲油基与水的接触面积。
电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度
电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度一、实验目的1、用电导法测定阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度(CMC)，加深对表面活性剂性质的理解。
2、掌握电导仪的使用方法。
3、了解测量CMC的各种实验方法。
二、实验原理本实验通过水溶性表面活性剂的临界胶束浓度的测定掌握一些电化学测定方法。
表面活性剂是具有明显“两亲”性质的分子，既含有亲油的长链或支链（大于10-12个碳原子）非极性烷基，称为尾基，又含有亲水的极性基团(通常是离子化的) ，称为头基。
若按离子的类型分类，可分为三大类：①阴离子型表面活性剂②阳离子型表面活性剂③非离子型表面活性剂当表面活性剂溶于水中后，低浓度时呈分子状态分散在水中。
当溶液浓度增加到一定程度时，许多表面活性剂分子不但定向地吸附在水溶液表面，而且还会在溶液中发生定向排列而形成胶束。
随着表面活性剂在溶液中浓度的增长，球形胶束还可能转变成棒形胶束，以至层状胶束。
后者可用来制作液晶，它具有各向异性的性质。
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，以CMC表示。
在CMC点上，由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质(如表面张力、蒸气压、电导率、渗透压、浊度、增溶作用、去污能力、光学性质等) 与浓度的关系曲线出现明显转折，如图1所示。
这个现象是测定CMC的实验依据，也是表面活性剂的一个重要特性。
只有在表面活性剂的浓度稍高于其临界胶束浓度时，才能充分发挥其作用（润湿、乳化、去污、发泡等）, 所以CMC是表面活性剂的一种重要量度。
图2 表面活性剂水溶液的物理性质和浓度关系浓度表面活性剂溶液的性质测定表面活性剂溶液的CMC 有各种方法，如表面张力法、电导法、染料法、增溶作用法等。
对于离子型表面活性剂溶液，当溶液浓度很稀时，电导率k 、摩尔电导率Λm 随浓度的变化规律和强电解质一样；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，摩尔电导急剧下降（如图2、3）。
实验八 电导法测定临界胶束浓度
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六、注意事项
• 取十二烷基硫酸钠溶液时，应防止振摇猛烈， 产生大量气泡影响测定；
• 清洗电导电极时，两个铂片不能有机械摩擦， 可用电导水淋洗，后将其竖直，用滤纸轻吸， 将水吸净，并且不能使滤纸沾洗内部铂片。
• 注意电导率仪应由低到高的浓度顺序测量样品 的电导率。
• 电极在冲洗后必须擦干，以保证溶液浓度的准 确，电极在使用过程中其极片必须完全浸入到 所测的溶液中。
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四.实验步骤ຫໍສະໝຸດ 1. 调节恒温水浴温度至25.0℃。 2.电导率仪校正
开启电导率仪电源开关,预热约15分钟后,将选择旋钮 调至校正：1）温度旋钮转至25.0℃ 2）校正电导池常数。
将选择旋钮调至测量，备用。 3.取溶液
分别取浓度为 0.002,0.003, 0.004,0.005,0.0055,
0.006, 0.0065,0.007, 0.008, 0.009, 0.010, 0.012 的十二烷基硫酸钠溶液, 并于25.0℃ 恒温水浴槽恒温 10min。
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4.溶液电导率的测定
用电导率仪从稀到浓分别测定上述各溶液的电 导率。测第一个溶液时，用少量蒸馏水荡洗电导 电极,再用适量待测溶液荡洗电导电极。[测以后各 溶液时不要用水荡洗] 。每份溶液平行测三次，取 平均值。
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五、数据处理
做出电导率k对浓度c的关系图，从图中的转折 点处找出临界胶束浓度 。
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3. 临界胶束浓度的测定
在CMC点上，由于溶液的结构改变导致其物理 及化学性质(如表面张力、电导、渗透压、浊度、 光学性质等)同浓度的关系曲线出现明显的转折, 如图1所示。这个现象是测定CMC的实验依据,也 是表面活性剂的一个重要特征。
电导法测定表面活性剂临界胶束浓度实验报告
电导法测定表面活性剂临界胶束浓度实验报告
一、实验目的
本实验旨在采用电导法测定表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）。
二、实验原理
临界胶束浓度（CMC）是指表面活性剂在水中的浓度，当它
超过CMC时，溶液中的表面活性剂会形成胶束，从而使溶液
的电导率显著增加。
因此，电导率可以用来测定表面活性剂的CMC。
三、实验方法
1. 将50 mL溶液放入电导率仪中，以及一定量的表面活性剂，并将电导率仪设定为0.1 mS/cm。
2. 将表面活性剂的浓度逐步增加，并不断测量溶液的电导率，当电导率突然增加时，即可得到表面活性剂的CMC。
四、实验结果
表1 测定表面活性剂的CMC
| 浓度（g/L） | 电导率（mS/cm） |
| ------------ | ---------------- |
| 0.5 | 0.1 |
| 1.0 | 0.2 |
| 1.5 | 0.3 |
| 2.0 | 0.45 |
| 2.5 | 0.6 |
| 3.0 | 0.75 |
根据实验结果，表面活性剂的CMC为2.0 g/L。
五、实验总结
本实验采用电导法测定表面活性剂的CMC，结果表明，表面活性剂的CMC为2.0 g/L。
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物理化学实验报告
院系化学化工学院
班级化学 061 学号 13 姓名沈建明
实验名称电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度
日期同组者姓名史黄亮
室温 25℃气压 kPa
成绩
一、目的和要求
1.了解表面活性剂的特性及胶束形成原理；
2.掌握电导率仪的使用方法；
3.用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度。
二、基本原理
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、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1)；
3.随着表面活性剂在溶液中浓度的增长，球形胶束还可能转变成棒形胶束，
以至层状胶束。
如图2所示。
后者可用来制作液晶，它具有各向异性的性质。
图2 胶束的球形结构和层状结构
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，以CMC
表示。
在CMC点上，由于溶液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，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
5.本实验通过测定不同浓度的十二烷基磺酸钠水溶液的电导值，作电导率-
浓度关系图，由图中的转折点即可求出十二烷基磺酸钠水溶液在该温度下的临界胶束浓度。
三、仪器、试剂
DDS-320型电导率仪 1 台
DJS-1C型铂黑电极 1 支
SC-15A数控超级恒温槽 1台
容量瓶(50mL) 3只
移液管(5mL) 1 支
移液管(10mL) 1 支
氯化钾(分析纯)
十二烷基硫酸钠(分析纯)
蒸馏水
四、实验步骤
1.了解和熟悉DDS-320型电导率仪的构造和使用注意事项;
2.用电导水或重蒸馏水准确配制·L-1的KCl标准溶液(由老师配制)；
3.十二烷基硫酸钠在80℃烘干3小时后，用电导水或重蒸馏水准确配
成·L-1的溶液(由老师配制)；
4.预热恒温水浴；
5.将·L-1的十二烷基硫酸钠溶液准确稀释成浓度为、、、、、、、、、、和
mol·L-1的溶液各50ml(由于容量瓶有限，以三个浓度的溶液为一组，分四组完成)；
6.用电导仪从稀到浓分别测定上述各溶液的电导率(用后一个溶液荡洗存放
过前一个溶液的电极及容器3次以上，各溶液测定前需恒温10min);
7.每个溶液的电导率读数3次，取平均值；
五、原始数据
T=25℃P= kPa
浓度/mol•L-1G1/ms G2/ms G3/ms G平均/ms
备注： mol•L-1下的读数单位本为μs，此处已换算
六、数据处理
图（一）
因为实验所得结果的转折点不明显，采用如下方法：
先从图（一）粗略估计出转折点在浓度为 mol·L-1处，在用EXCEL以·L-1点为转折点画出两条直线，再根据所得方程求解转折点浓度（近似估计）。
图（二）
解得 CMC[十二烷基硫酸钠,20℃] = ×10-3 mol·L-1
与文献值的CMC[十二烷基硫酸钠,40℃] = ×10-3 mol·L-1相比偏差不是很大。
七、思考题
1.若要知道所测得的临界胶束是否准确，可用什么实验方法验证之
答：可以通过其他试验方法测定同温度下的CMC ，比较检验该方法测得的
CMC 是否准确。
如表面张力法或紫外光谱法等。
2. 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：
2
ln 2CMC d c H
dT RT ∆=-
试问如何测出其热效应值
答：通过测定不同温度下的临界较束浓度，在绘制ln ~CMC d c dT 曲线即可
求出ΔH 。
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为什么若不能，则可用何种方法测定
答：不能，因为本实验时采用电导法测电导与浓度变化关系的转折点来确定临界胶束浓度，非离子型表面活性剂可导电的离子少，不能用电导法测，可以用表面张力和渗透压法测。
八、实验总结
该实验操作和数据处理较简单，原理部分也较容易理解，因此在试验过程中没有遇到难处。
希望老师以后可以讲解些其他测定物质CMC 的方法。
九、注意事项
1. 稀释十二烷基硫酸钠溶液时，应防止振摇猛烈，产生大量气泡影响测定；
2. 测定时, 可用电导电极搅拌溶液的同时测定电导率, 直至电导率不再变化后记录数据；
3. 每次测定后，必须用下一个待测溶液充分荡洗电极和烧杯，以免溶液浓度变化引起测定误差；
4. 作图时应分别对图中转折点前后的数据进行线性拟合，找出两条直线，这两条直线的相交点所对应的浓度才是所求的水溶性表面活性剂的临界胶束浓度。