实验报告-电导法测定表面活性剂临界胶束浓度

电导法测定表面活性剂的临界胶束浓度

一、实验目的

1、掌握使用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度（CMC值）的原理与方法。2．掌握电导率仪的使用方法。

二、实验原理

表面活性剂分子是由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临界胶束浓度（critical micelle concentration CMC）。表面活性剂溶液的许多物理化学性质随着胶团的出现而发生突变，而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，所以CMC是表面活性剂的一种重要量度。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：一是把亲水基团流在水中，亲油基伸向油相或空气；二是让表面活性剂吸附在界面上，其结果是降低界面张力，形成定向排列的单分子膜，后者就形成了胶束。由于胶束的亲水基方向朝外，与水分子相互吸引，使表面活性剂能稳定地溶于水中。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。原则上，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，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κ- c曲线或Λm-c1/2曲线，由曲线的转折点求出CMC值。对电解质溶液，其导电能力由电导G衡量：G = κ（A/L），其中κ是电导率（s·m-1），A/L是电导池常数（m-1）。在恒温下，稀的强电解质溶液的电导率κ与其摩尔电导率Λm的关系为：Λm=κ/c，其中Λm的单位为S·m2·mol-1，c的单位为mol·m-3。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

成线性关系(1

m m

∞

Λ=Λ-。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

数字式超级恒温浴槽；电导仪；移液管；电导电极；0.020mol·L-1十二烷基磺酸钠溶液。

四、实验步骤

（1）打开超级恒温槽电源，将温度调到30o C。打开电导率仪，预热。

（2）将电导电极用蒸馏水洗净，并擦干备用。

（3）用吸量管将10mL去离子水移入电导池，恒温5分钟，依次将1mL、1mL、1mL、1mL、1mL、1mL、1mL、1mL、1mL、1mL、2mL、3mL、5mL浓度为20mM十二烷基磺酸钠溶移入电导池，分别在溶液混合均匀并恒温后测量电导率，记录数据。

（4）实验完毕，清洗电导池及电极，整理仪器、台面。

（5）作κ- c图和Λm-c1/2图由直线转折点得到CMC值。

五、数据记录与处理室温大气压恒温槽温度电极常数

C mM conductivity uS/cm C0.5mmol0.5/L0.5molar conductivity S*m2/mol

1.81818 138 1.3484 0.00759

3.33333 237 1.82574 0.00711

4.61538 309 2.14834 0.0067

5.71429 361 2.39046 0.00632

6.66667 402 2.58199 0.00603

7.5 434 2.73861 0.00579

8.23529 462 2.86972 0.00561

8.88889 485 2.98142 0.00546

9.47368 505 3.07793 0.00533

10 521 3.16228 0.00521

10.90909 549 3.30289 0.00503

12 581 3.4641 0.00484

13.33333 620 3.65148 0.00465

- 1 -

- 2 -

κ μS /c m

C mM

Λm S *m 2

/m o l

c 0.5

mmol 0.5

/L

0.5

由两图中直线转折点可得SDS 在30o

C 时CMC 值约为7.8 mmol/L 。 六、误差分析

1、十二烷基磺酸钠溶液自身表面活性剂的性质很易起泡沫，不容易准确量取。

2、实验时温度控制不稳定。 七、注意事项

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。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。 思考题

表面活性剂临界胶束浓度主要有哪些测定方法？电导法测定表面活性剂临界胶束浓度的优势是什么？

答：测定表面活性剂临界胶束浓度常用的方法有表面张力法、电导法、荧光法等。电导法测定表面活性剂临界胶束浓度的优势是利用κ- c 曲线拐点确定cmc ，测量结果相对准确，但只能用来测量离子型表面活性剂的临界胶束浓度，对于非离子型表面活性剂，此法不适用。