临界胶束浓度(CMC)的测定

一、实验目的

（1）掌握用电导法测定表面活性剂CMC的方法

（2）掌握电导率仪的使用

二、实验原理

SAA溶液的许多物化性质随着胶束的形成而发生突变，因此临界胶束浓度（CMC）是SAA表面活性的重要量度之一。测定CMC，掌握影响CMC的因素对于深入研究SAA 的物理化学性质十分重要。

CMC是在一定温度下某SAA形成胶束的最低浓度。通常以mol/L或g/L表示之。一般离子SAA的CMC大致在10-2-10-3mol/L之间，非离子SAA的CMC则在10-4mol/L以下，CMC是衡量SAA的表面活性和SAA应用中的一个重要物理量。因为CMC越小，则表示此种SAA形成胶束所需浓度越低，因此改变表面性质，起到润湿，乳化，增溶，起泡等作用所需的浓度也越低。

右图表面一典型的SAA水溶液的物理化学性质随C变化的关系。

可明显看出：在所有物理性质的变化中皆有一转折点。而此较转折点又都在一个不大的范围内；这就说明表面现象（表面张力及界面张力随浓度变化有转折点）。与内部性质（如当量电导、渗透压、以及去污浊度等）有统一的内在联系。

离子型SAA是由亲水的无机离子和亲油的有机离子构成的离子化合物，如同典型的无机盐一样，其在稀水溶液中分别以正负离子形式存在。因而在稀水溶液中，电导率随C上升，但到达一定浓度后，出现一转折点，直线逐渐变缓。

三、实验仪器、药品

仪器：电导率仪烧杯（100ml、7个）温度计（2支）

容量瓶（250ml，7只）

药品：SAA（1631）、蒸馏水

四、实验步骤

1、分别配制1631 的水溶液浓度为：4.00X10-4、5.140X10-4、6.70X10-4、8.20X10-4、10.85X10-4、

13.6X10-4、16.54X10-4mol/L的溶液各250ml

2、将其在25℃、30℃、35℃恒温→测定各溶液的电导率（由稀→浓）→取3次测量值的平

均值

3、作K-C曲线

4、由K-C曲线求不同t下的CMC值

五、药品常数

十六烷基三甲基溴化铵（1631）：是阳离子SAA、分子式：C16H33（CH3）3NBr

分子量：364.446 熔点：250-237℃，水溶性：13g/L（20℃）

性质：呈白色或浅黄色结晶至粉末状，易溶于异丙醇、可溶于水、振荡时产生大量泡沫，具有优良的渗透、柔化、抗静电、生物降解性及杀菌消毒等功能。

用途：橡胶、硅油和沥青乳化剂、纤维的抗静电剂，护发素的调理剂、相转移催化剂、乳液起泡剂、表面活性剂

六、实验注意事项

1、准确称取1631药品，应用已洗净、干燥的烧杯，并编好号码；称取得物质质量应与各

浓度对应，偏差不应太大。

2、配制个溶液时，应先在烧杯中加入较少量的水将1631溶解，后移入容量瓶中定容

3、恒温时，各温度段范围内偏差不应>0.5℃且测量温度时最好用同一支温度计且测定试样

的温度为准。装试样的烧杯也应先洗净、干燥。

4、数据应用Origin软件处理，准确度较高。

5、使用电导率仪时，应按使用说明使用，测不同温度下的试剂，都要牢记调节温度和常数。

6、测电导率时，应从稀浓度试样依次测到高浓度试剂，可减少浓度的影响，还可节约时间。

七、实验数据处理与分析

（一）实验数据处理：

十六烷基三甲基溴化铵（1631）：M=364.446 g/mol

则有各编号的试样浓度：C=n/V=m/（M。V），M=364.446，V=0.250L

试样浓度计算结果见原始数据表；通过作K-C曲线（K为三次电导率测定的平均值），如各温度下的K-C图可得：

25℃时，1631水溶液的CMC为9.276736X10-4mol/L

30℃时，1631水溶液的CMC为9.441135X10-4mol/L

35℃时，1631水溶液的CMC为9.636459X10-4mol/L

（二）实验数据分析

（1）从实验数据和K-C图可看出，在所测得系列稀溶液中，电导率随1631的浓度增加而上升，但达到一定浓度（CMC）后，电导率上升的趋势逐渐变缓；同一浓度下，不同温度时，电导率之间没有明显规律。

（2）从CMC-温度图中，可得。温度升高，CMC亦升高。

八、思考题

1、或临界胶束浓度的方法还有哪些？对同一种SAA，用不同的方法测出的CMC是否相同？

为什么？

答：求CMC的方法还有：表面张力法、染料增溶法、光散射法等。、

对于同一种SAA，用不同的方法测出的CMC也不相同，因为SAA的一些物理化学性质有胶束形成前后发生突变，可以借助此类变化来做SAA的CMC所在，但是不同的物理性质和化学性质，对SAA浓度的变化的响应范围和灵敏度有所不同，从而会导致用不同方法测同一物质的CMC不相同。

2、有些表面活性剂水溶液的浓度——电导率曲线转折点不明项，如何求出CMC？

答：从数据和K-C图中可知，电导率随SAA的浓度增大而上升，但达到一定浓度后，（大致处于曲线的第4-5点之间），直线逐渐变缓，即电导率上升的趋势变缓，可用Origin软件，作2，3，4三点连线的趋势延长线，和5，6，7三点连线的趋势延长线，两趋势延长直线的交点所对应的SAA浓度即为该SAA在该T下的CMC。

3、表面活性剂在水溶液中为什么产生正吸收？

答：若溶质在溶液表面层的浓度大于其在溶液体内的浓度时，则称发生正吸附，也就是表面活性剂在溶液表面层聚集的现象——正吸附

因为SAA具有两亲结构（亲水基、疏水基），当SAA溶解在水中时，SAA分子会现在水溶液的表层聚集，亲水亲朝向水溶液中，疏水基朝向空气，当SAA浓度较低时，SAA几乎完全集中在溶液表层形成单分子层，降低溶液表面层的表面张力，从而产生了正吸附