测定十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂的临界胶束浓度
物理化学实验报告胶束CMC
（8）测量电导率时，电极下端两块铂黑片必须浸没在待测溶液中。
（9）电导率仪的量程倍数旋钮极易松动，且松动后易混淆倍数识别，使用时要当心，如松动后最好找螺丝刀固定后再进行测量。
七．实验指导
1．表面活性剂是一类结构较特殊的化学物质，在工业、农业以及人们日常生活等多个领域有广泛的应用。其分子结构中既有亲水基团，又有亲油基团（一般为含十几个碳的烃基）。对于离子型表面活性剂，亲水基团是连接与分子上的阳离子（如－NH3+）或阴离子（如－SO32-），分别称为阳离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂。还有一类非离子型表面活性剂，其亲水基团多为羟基（－OH）。
6．将水浴恒温槽温度调到40℃，重复（5）测量各溶液的电导率。
五．数据记录与处理
1．数据记录于下表室温_____23.3℃______大气压____102.54kPa______
十六烷基三甲基溴化铵水溶液浓度c×10-4/mol·L-1
电导率κ×104/S·m-1
T=303 K
T=308 K
T=313 K
分别求出30℃、35℃、40℃下的十六烷基三甲基溴化铵在水中的临界胶束浓度。
温度T/K
T=303K
T=308K
T=313K
临界胶束浓度c×104/mol·L-1
9.00
9.29
9.78
1．说明温度对水中十六烷基三甲基溴化铵的CMC的影响。
十六烷基三甲基溴化铵的CMC随温度的升高而增大
六．思考题
1．何谓表面活性剂的临界胶束浓度？
表面活性剂溶液达到临界胶束浓度以后，溶液的性质，如表面张力、电导率等会发生突变，因而可以根据这些性质的变化求出其临界胶束浓度。对于所有的表面活性剂，理论上可以用表面张力法进行测量，而本实验中的电导率法测量，只适合于离子型表面活性剂。
一些常用表面活性剂的临界胶束浓度
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。
基于光纤折射率传感原理的表面活性剂临界胶束浓度测定方法
基于光纤折射率传感原理的表面活性剂临界胶束浓度测定方法黄振健;谭春华;黄旭光【摘要】提出并研究了一种新颖的基于光纤折射率传感原理的表面活性剂临界胶束浓度(cmc)测定方法.应用此方法测定有代表性的阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)与阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)在25℃下的cmc分别为8.05×10-3>和9.11×10-4mol·L-1,与文献值比较,结果相当吻合.从而证实了本方法的准确性.进一步研究了各种条件对测量表面活性剂cmc的影响,结果表明温度和无机盐NaCl的加入对本方法测量的准确性影响小,证明了本方法对测试环境的要求不苛刻,适用性好.最后对本方法进行了重复性和稳定性测试,相对标准偏差(RSD)为0.17%,与预期符合,效果良好.【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2010(026)005【总页数】6页(P1271-1276)【关键词】表面活性剂;临界胶束浓度;光纤传感;折射率;十二烷基硫酸钠;十六烷基三甲基溴化铵【作者】黄振健;谭春华;黄旭光【作者单位】华南师范大学光子信息技术广东省高校重点实验室,广州,510006;华南师范大学光子信息技术广东省高校重点实验室,广州,510006;华南师范大学光子信息技术广东省高校重点实验室,广州,510006【正文语种】中文【中图分类】O648表面活性剂在工业、农业和日常生活中等各个领域的应用非常广泛,因此对表面活性剂的研究十分活跃[1].胶束是表面化学中的一个重要概念,当表面活性剂分子的浓度增加时,其结构会从单分子转变为球状、棒状和层状胶束.某表面活性剂其溶液开始形成胶束的浓度称为该表面活性剂的临界胶束浓度(critical micelle concentration,cmc).由于表面活性剂溶液的许多物理化学性质如电导率、表面张力、渗透压、蒸气压、光学性质、去污能力、密度、粘度、渗透压和光散射强度等随着胶束的形成而发生突变[2-5],所以在测定表面活性剂的cmc时,需掌握影响cmc的因素,对于深入研究表面活性剂的物理化学性质是至关重要的.原则上,通过测定发生上述这些显著变化时的转变点,就可以测定cmc,因此测定表面活性剂的cmc 方法很多.常用的有表面张力法、电导法、染料法、增溶法、渗透压法、脉冲射解法、荧光法、超声吸附法、浊度法、pH值法、流变法、离子选择性电极法和循环伏安法等[5-11].但各种方法均有其局限性.如电导法对cmc值较大、表面活性低的表面活性剂转折点不明显而不灵敏,并且无机盐的存在也会大大降低测定的灵敏度;密度法由于不同浓度溶液的密度差别不大,准确度不佳;粘度法测cmc值操作复杂、费时,误差也大;表面张力法在精确测定表面活性剂溶液的表面张力时会受到一些限制,如毛细管法中要准确地测定毛细管的半径、溶液的密度以及溶液对玻璃的接触角,滴体积法和滴重法需要知道校正因子,最大泡压法溶液会强烈起泡[4].据笔者所知,尚未见应用光纤折射率传感法来测量表面活性剂的cmc的报道,因此本文提出采用光纤折射率传感器来测量表面活性剂的cmc值.光纤传感器技术因具有体积小、响应快速、电绝缘、耐腐蚀、灵敏度高、便于复用和成网等诸多优点,已被广泛应用于温度、压力、电压、溶液浓度、折射率等各种物理量的测量中,其中通过光纤传感器技术测量物质的折射率可以监测到物质的物理和化学变化,对物质进行定性和定量分析.本文基于界面反射光强对物质的折射率大小变化非常敏感的原理,推导出相对回波强度与折射率的理论关系,设计并搭建了一套用于测量表面活性剂溶液的折射率,进而推断表面活性剂cmc的装置.应用本实验装置,可直接将光纤探头插入待测溶液中进行连续测量,而不影响溶液的纯度,不干扰溶液中的物理和化学变化;可采用对溶液进行连续稀释的方法,而无需花费大量时间进行一系列各种浓度溶液的配制,试剂消耗量小,操作省时快捷;整套装置易于搭建,智能化程度高,作业简单方便.本文用光纤折射率传感器分别测定了阴离子型表面活性剂SDS和阳离子型表面活性剂CTAB[12]的cmc值,研究了温度改变、NaCl的加入,对本方法测量表面活性剂cmc的影响.1.1 传感结构与原理图1为传感器的结构示意图.该传感器由2个光纤传感头(一个置入待测液体,另一个置入空气中)、 3个光纤耦合器、激光光源(波长1549 nm)、2个光功率计(分辨率0.01 dBm)和一台计算机组成.其中传感头为简单的端面垂直的裸光纤,其传感机制是基于光纤端面的回波损耗随分界面上物质折射率的不同而变化的原理.激光首先被分光比为50∶50的耦合器3分成两路,其中一路经过分光比为50∶50的耦合器1进入传感头1(传感头浸于待测液体中),部分出射光被传感头与待测样品接触面反射回耦合器1,被光功率计PD1接收;同样,另一部分经过分光比为50∶50的耦合器2进入传感头2(传感头置于空气中)后,部分出射光被传感头2与空气接触面反射回耦合器2,被光功率计PD2接收,应特别注意消除耦合器1、2另一输出端口的回波损耗,采用斜切端口缠绕后再加匹配液,最后将光功率计PD1、PD2的数据采集进入计算机处理分析.由Fresnel定律可得,不同折射率分界面对光有反射作用.当光线垂直入射时,反射光强Ir为计及耦合器的光功率分配和损耗后,功率计PD1接收光强I1为功率计PD2接收光强I2为其中Iin为入射光强,I0为初始入射光强,n0、nc和nx分别为空气、光纤纤芯与液体的折射率,和分别为耦合器1、2、3两输出端口分别与同一输入端口的光强分光比,已包含了光纤耦合器的附加损耗,如附加损耗可忽略,则由(2)和(3)式,可得两个光电探头的光强比为其中,由各耦合器耦合系数决定,可由光纤两探头端同时置于空气中测得,通过测量空气的光强比R0可得到:取空气折射率nair=1.00027,光纤纤芯折射率nc= 1.44961,通过对光强比的测量,由(4)和(5)式可得到折射率值的大小为其中选择用方程(6)的哪一个表达式应先能够估计待测物的折射率nx与光纤折射率nc的大小.通过这种相对测量的方式,不仅省却了对耦合器各分光系数的测量和计算,还消除了各元件的固有衰减和插损等因素引起的误差.同时由(4)式可知,基于双通道功率比值的监测可以消除光源不稳定性对测量的影响.1.2 实验试剂与仪器试剂:十二烷基硫酸钠(SDS),分析纯,纯度>99% (w,下同),上海伯奥生物科技有限公司;十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),分析纯,纯度>99%,天津市大茂化学试剂厂;NaCl,分析纯,纯度>99.5%,天津市大茂化学试剂厂;无水乙醇,分析纯,纯度>99.7%,天津市大茂化学试剂厂;配制试剂用水均为去离子水,制水设备为英国ELGA公司,PURELAB UHQ II型号.仪器:电子天平,上海台之衡工贸有限公司, BT124S型,精度为0.0001 g;电磁搅拌器,常州澳华仪器有限公司,85-2型;滴定仪;恒温水槽,上海昌吉地质有限公司,HWY-501型,控温精度:±0.1℃;光纤传感系统一套,实验室自组装,其中光源生产厂家为武汉光讯科技股份有限公司,ASE-1-F-12-FC/ PC-B型,光功率计生产厂家为深圳朗光科技有限公司,OPM-2012A型.1.3 实验方法1.3.1 SDS和CTAB水溶液cmc的测定在恒定温度(25℃)下,将光纤探头插入待测溶液中,启动光纤折射率传感器对测量数据进行自动记录;待测溶液开始为浓溶液,用滴定仪连续稀释,则由滴定时间可以换算出溶液的浓度,测定溶液在各种浓度下的折射率.在表面活性剂溶液的cmc值两端,折射率变化规律会有所不同,发生转折处的浓度即为表面活性剂溶液的cmc值. 1.3.2 温度变化对本方法测量表面活性剂cmc的影响用1.3.1节中的方法测定SDS溶液在不同温度下(分别为20、25、30、35、40℃)的cmc值.探讨温度变化对本方法测量SDS溶液的cmc值影响.1.3.3 添加剂对本方法测量表面活性剂cmc的影响在恒定温度(25℃)下,选用无机盐NaCl为代表性添加剂,用1.3.1节中的方法测量NaCl浓度为0、0.0001、0.0002、0.00075 mol·L-1时SDS与NaCl混合溶液的cmc值,用于探讨无机盐NaCl的存在对本方法测量SDS溶液的cmc的影响.1.3.4 重复性和稳定性测试在恒定温度(25℃)下,用1.3.1节中的方法对SDS溶液的cmc值进行6次同样外界条件下的测量,测试本方法的重复性和稳定性.2.1 SDS和CTAB水溶液cmc值的测定在25℃时,以溶液摩尔浓度c为横坐标,折射率n为纵坐标,作出SDS及CTAB的折射率(n)-浓度(c)图(图2、图3),n-c曲线的转折点对应的浓度即为该温度下SDS及CTAB的cmc值.从图中可以看出,在低浓度和高浓度时,折射率变化随浓度的变化规律不一样.在低浓度时,溶液中的表面活性剂分子是以单分子状态存在的.在这种情况下,增加表面活性剂的浓度,一部分表面活性剂分子将自动地聚焦于表面层.随着表面活性剂分子浓度的增加,溶液的表面吸附逐渐下降,当浓度增大到使表面活性剂达到饱和状态时,溶液表面就挤满了一层定向排列的表面活性剂分子,形成单分子膜.此时即使继续增加浓度,由于表面已经占满,表面上再也挤不进更多的表面活性剂分子了,则表面活性剂分子只能在溶液中通过憎水基相互吸引而缔合成具有一定形状的胶束,以降低系统的能量.胶束是由几十个或几百个表面活性剂分子排列成憎水基团向里,亲水基团向外的多分子聚集体,因此胶束在水溶液中可以比较稳定的存在.这相当于图2、图3中曲线的转折点.若浓度继续增加,单分子形式的表面活性剂的浓度不再增加,而胶束的数目不断增加.在低浓度和高浓度两个不同阶段,溶液内部溶质增加的速率是不同的,溶质的状态也不同,所以在低浓度和高浓度两个不同阶段,溶质浓度的增加对溶液的折射率的贡献是不一样的.在浓度-折射率曲线上就表现为两段斜率不同的直线,交点浓度就是表面活性剂溶液的cmc.图2、图3中的转折点显示SDS和CTAB的cmc分别为8.05×10-3和9.11×10-4mol·L-1,与文献值[8,11-16]相当一致,表明本实验用光纤折射率传感器进行表面活性剂cmc的测量是切实可行的.2.2 温度变化对本方法测量表面活性剂cmc的影响温度是物理、化学测量中的一个重要因素,因此为了验证温度对本方法测量表面活性剂cmc的影响,在不同温度下用本方法对SDS溶液的cmc进行测量.图4是SDS溶液在各种温度下的折射率(n)-浓度(c)分段拟合曲线:从图4中可看出,溶液的n-c分段拟合曲线随着温度的变化,整体发生平移.其中纵轴方向的平移是因为溶液的折射率随温度的上升而下降引起的[17],横轴方向的平移是温度对SDS溶液的cmc的影响引起的.因此对某一具体的n-c分段拟合曲线而言,温度的变化只会使cmc值左右两端的直线同时平移,并不影响交点的判断.这个交点的浓度就是在该温度下SDS溶液的cmc.将图4中各曲线的交点的浓度读出,即为在该温度下SDS溶液的cmc值,与文献值[14-15,18-20]进行比较,如表1所示.从表1可得,用本方法在不同温度时测量的SDS溶液的cmc值与文献值吻合较好.各文献值测得的cmc略有差别,在一个范围内波动,是因为不同物理化学性质对表面活性剂浓度变化的响应范围和灵敏度不同,导致用不同方法测得的cmc值的文献报导值也各有不同,业界对此至今并没有一个绝对公认值.因此,一般认为cmc是表面活性剂溶液的一个浓度区域,由各种方法测得的cmc数值只要处于同一量级,绝对值相近即可以被接受[10,21].本方法测得的cmc值在各参考文献测得的数值范围内波动或与参考文献值十分接近,因此本方法测得的表面活性剂溶液的cmc数值是准确有效的,证明了温度对cmc的准确性影响较小.按表1测量数据,作出SDS的cmc-温度(T)曲线(图5),可以得到SDS在不同温度时cmc值变化的规律.从图5中可以看出,随温度升高,SDS的cmc呈微弱的上升趋势.究其原因,一方面是由于随着温度升高,表面活性剂分子运动速率增大,不利于离子型表面活性剂分子聚集成为胶束,降低了胶束的稳定性,使表面活性剂分子难以形成胶束,致使cmc上升;另一方面,温度升高降低了胶束形成的熵效应,不利于胶束形成,使cmc值上升[9-10,13].2.3 添加剂(NaCl)对表面活性剂cmc的影响环境水相中往往共存相当部分的电解质,而这些电解质的数量和性质又对表面活性剂物理化学性质起十分重要的作用.为了进一步考察电解质对表面活性剂cmc值测量的影响,选取NaCl作为代表性盐类,研究了在恒定温度(25℃)下SDS溶液的cmc 值在不同NaCl浓度条件下的情况.图6是在不同的NaCl浓度情况下SDS溶液的n-c分段拟合曲线.与上文2.2节温度变化对本方法测量SDS的 cmc值的影响的分析类似,NaCl的加入使SDS溶液的n-c分段拟合曲线发生平移,但也不影响交点的判断.交点的浓度就是在该NaCl浓度下SDS溶液的cmc值.将图6中各曲线的交点的浓度读出,即为在该NaCl浓度下SDS溶液的cmc,与文献值[14-16,18,21-22]进行比较,如表2所示.从表2中可得,用本方法在不同NaCl浓度时测量的SDS溶液的cmc值与文献值吻合.因此本方法测得的表面活性剂溶液的cmc数值是可靠的,证明了NaCl浓度对本方法测量cmc值的准确性影响较小. 按表2本方法测量数据,作出SDS的cmc-cNaCl曲线(图7),可以得到SDS在不同NaCl浓度时cmc变化的规律.从图7可知,添加盐能促进表面活性剂形成胶束,使临界胶束浓度减小,这可解释为反离子屏蔽了表面活性剂头基的电荷,使同电荷的极性基团之间排斥力减小,胶束因此易聚集,使cmc下降[9-10,13].2.4 重复性和稳定性测试对于一套传感测试系统,重复性和稳定性是衡量该系统好坏的一个重要标准.为此,在恒定温度(25℃)下对SDS溶液的cmc进行了6次重复测试,以检验本方法测量的重复性和稳定性,测试结果如表3所示.从表3可知,本方法测量SDS的cmc的标准偏差(SD)为0.013×10-3mol·L-1,相对标准偏差(RSD)为0.17%,证明了本方法的重复性和稳定性优良.用本实验设计和搭建的光纤折射率传感器在25℃下对SDS和CTAB溶液的cmc 值进行测量的结果分别为8.05×10-3和9.11×10-4mol·L-1,与文献值相当一致,表明用光纤折射率传感器这一新的测试方法切实可行.对在各种条件下对本方法测量表面活性剂cmc值的影响进行了进一步研究,实验结果表明温度和无机盐添加剂NaCl的加入对本方法测量的准确性影响小,证明了本方法对测试环境的要求不苛刻,适用性广.最后对本方法进行了重复性和稳定性测试,RSD为0.17%,与预期符合,效果良好.应用光纤折射率传感器来测量表面活性剂的cmc,无需配制一系列各种浓度的溶液,试剂消耗量小,操作省时快捷.这种光纤型传感器易于搭建,具有便携、实用、易操作、响应快速、智能化程度高等优点,有利于商品化的实现和进行大量推广.【相关文献】1 Zhao,G.X.Acta Phys.-Chim.Sin.,1997,13(8):760[赵国玺.物理化学学报,1997,13(8):760]2 Zhao,G.X.Principle of action of surfactants.Beijing:China Light Industry Press,2003:18 [赵国玺.表面活性剂作用原理.北京:中国轻工业出版社,2003:18]3 Wang,X.J.Chem.Engr.,1997,5:15 [王晓菊.化学工程师, 1997,5:15]4 Zou,Y.H.Univ.Chem.,1997,12(6):46 [邹耀洪.大学化学, 1997,12(6):46]5 Cui,Z.G.Dail.Chem.Ind.,1997,4:1 [崔正刚.日用化学工业, 1997,4:1]6 Ma,C.S.;Li,G.Z.;Xu,Y.M.;Wang,H.Q.;Ye,X.F.Colloid. 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芘荧光探针光谱法测定CTAB临界胶束浓度
芘荧光探针光谱法测定CTAB临界胶束浓度杨涛;李文娟;周从山【期刊名称】《石化技术与应用》【年(卷),期】2007(025)001【摘要】以芘为荧光探针,测定了40℃时不同浓度的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)增溶芘后的荧光光谱,研究了CTAB的聚集行为.根据I1(波长λ1为373 nm处的荧光强度)、I3(波长λ3为384 nm处的荧光强度)、I1/I3值、芘的第一荧光峰处λ1和第三荧光峰处λ3分别随c(CTAB)变化的曲线都有突变点,且5个突变点处的c(CTAB)均为0.80 mmol/L,故可以确定CTAB的临界胶束浓度(CMC)为0.80 mmol/L.表明芘荧光探针法是能够比较准确测定表面活性剂CMC的方法.【总页数】4页(P48-50,54)【作者】杨涛;李文娟;周从山【作者单位】湖南理工学院,化学化工系,湖南,岳阳,414000;中国石油兰州石化分公司,合成橡胶厂,甘肃,兰州,730060;湖南理工学院,化学化工系,湖南,岳阳,414000【正文语种】中文【中图分类】O648【相关文献】1.芘荧光探针法测定表面活性剂聚集体参数实验研究 [J], 周亭;杨世超;张志庆;张国栋;王芳珠;张予辉;王芳;王秀凤2.新型含芘荧光探针分子与蛋白质相互作用的光谱研究 [J], 马立军;梁英超;刘磊;吴生秀;吴玉清3.芘荧光探针光法测定聚氧化乙烯与SDS的作用 [J], 周艳;冯真雅;奚志林;李昂4.无探针紫外光谱法测定CTAB的第二临界胶束浓度 [J], 卢惠娟;陈冲;郭宏涛;周晓海;董金凤;洪昕林;李学丰;张高勇5.分子内电荷转移荧光探针法测定表面活性剂的临界胶束浓度 [J], 江云宝;王秀娟;林莉;金明钢因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
ctab的临界胶束浓度
ctab的临界胶束浓度
CTAB（十六烷基三甲基溴化铵），是一种阳离子表面活性剂，常用于分子生物学实验，如核酸的提取和纯化，因为它能够破坏膜脂并沉淀脱氧核糖核酸。
CTAB的一个重要性质是它能在溶液中形成胶束。
胶束形成时所对应的表面活性剂浓度称为临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration，CMC）。
CTAB的CMC会受到溶液中的其他成分（如盐类或有机溶剂）、温度和压力等因素的影响。
在纯水中，CTAB的CMC一般在0.9至1.0 mM（毫摩尔每升）范围内，但这个值在不同的条件下会有所变化。
例如，增加溶液的盐浓度通常会降低CTAB的CMC，因为盐类增加了水溶液中的离子强度，从而减少了CTAB分子间的静电排斥力，使得胶束更容易形成。
实验室中确定CTAB的CMC通常可以通过各种方法，包括：
电导率测定：随着表面活性剂浓度的增加，溶液的电导率会发生变化。
在CMC点，胶束的形成导致电导率变化的趋势发生突变。
表面张力测量：表面活性剂的增加会降低溶液的表面张力，达到CMC时，表面张力的下降会停止或显著放缓。
光散射：胶束形成会导致光散射的变化，通过测量散射光强度的
变化可以确定CMC。
荧光探针法：某些荧光染料的荧光特性会因为表面活性剂胶束的形成而改变，通过监测这些变化可以估计CMC。
在应用CTAB时，了解其CMC对于实验的设计和理解结果是非常重要的，特别是在需要利用其胶束形成性质的应用中。
在CTAB作用于生物大分子时，通常希望其浓度超过CMC，以确保形成胶束并有效地与目标分子相互作用。
测定十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂的临界胶束浓度
测定十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂的临界胶束浓度应化115班陈长利摘要：凡能显著改变表面（或界面）性质的物质都称为表面活性剂。
表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)作为表面活性剂的表面活性的一种量度，是表面活性溶液性质的重要表征之一。
表面活性剂的一些理化性质，如表面张力, 摩尔电导率, 渗透压、浊度、光学性质等在临界胶束浓度时都有显著的变化,所以通过测定发生这些显著变化时的转变点,就可以得知。
本文采用电导率法、紫外分光光度法测定CMC，并研究温度对CMC的影响关键词：十六烷基三甲基溴化铵；CMC；电导率法；温度；紫外分光光度法；荧光黄一、实验目的1.了解表面活性剂临界胶束浓度（CMC）的定义及常用测定方法。
2.用电导法及紫外可见分光光度法测定表面活性剂的CMC。
4.分析添加剂对CMC的影响。
二．实验原理1、凡能显著改变表面（或界面）性质的物质都称为表面活性剂。
表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的，分子既含有亲油的足够长的（大于10个碳原子）烷基，又含有亲水的极性基团。
2、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)，烷基硫酸盐(十二烷基硫酸钠)，烷基磺酸盐(十二烷基苯磺酸钠)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和十二烷基二甲基氯化胺；③非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯类。
2、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CMC。
CMC可看作是表面活性对溶液的表面活性的一种量度。
因为CMC越小，则表示此种表面活性剂形成胶束所需浓度越低，达到表面饱和吸附的浓度越低。
也就是说只要很少的表面活性剂就可起到润湿、乳化、加溶、起泡等作用。
临界胶束浓度(CMC)的测定
一、实验目得（1）掌握用电导法测定表面活性剂CMC得方法（2）掌握电导率仪得使用二、实验原理SAA溶液得许多物化性质随着胶束得形成而发生突变,因此临界胶束浓度(CMC)就是SAA表面活性得重要量度之一。
测定CMC,掌握影响CMC得因素对于深入研究SAA 得物理化学性质十分重要。
CMC就是在一定温度下某SAA形成胶束得最低浓度。
通常以mol/L或g/L表示之。
一般离子SAA得CMC大致在10-2-10-3mol/L之间,非离子SAA得CMC则在10-4mol/L以下,CMC就是衡量SAA得表面活性与SAA应用中得一个重要物理量。
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,起泡等作用所需得浓度也越低。
右图表面一典型得SAA水溶液得物理化学性质随C变化得关系。
可明显瞧出:在所有物理性质得变化中皆有一转折点。
而此较转折点又都在一个不大得范围内;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)有统一得内在联系。
离子型SAA就是由亲水得无机离子与亲油得有机离子构成得离子化合物,如同典型得无机盐一样,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 得水溶液浓度为:4、00X10-4、5、140X10-4、6、70X10-4、8、20X10-4、10、85X10-4、13、6X10-4、16、54X10-4mol/L得溶液各250ml2、将其在25℃、30℃、35℃恒温→测定各溶液得电导率(由稀→浓)→取3次测量值得平均值3、作K-C曲线4、由K-C曲线求不同t下得CMC值五、药品常数十六烷基三甲基溴化铵(1631):就是阳离子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,具有优良得渗透、柔化、抗静电、生物降解性及杀菌消毒等功能。
电解质浓度对表面活性剂cmc的影响
电解质浓度对表面活性剂cmc的影响摘要：表面活性剂的一个重要性质是其临界胶束浓度[1] 。
本文利用电导率法分别对阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS) 的CMC 进行了研究,测试了这两种离子型表面活性剂在不同温度及添加不同量的无机盐NaCl时电导率变化,从而得到NaCl对CTAB、SDS的临界胶束浓度的影响规律,并对有关实验结果作了探讨。
关键词：十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 十二烷基硫酸钠(SDS) 温度 NaCl 在溶液内部形成胶束(Micelle) 是表面活性剂一个重要的性质[1 ] 。
早在20 世纪20 年代,Mebain 就对脂肪酸钠,烷基磺酸钠进行了研究,提出了胶束的存在。
胶束的形成是发生胶束增溶作用的前提条件。
而临界胶束浓度(CMC) 则是表面活性剂在水中形成胶束的标志之一。
CMC 值越小,表示形成胶束所需浓度越低,达到界面饱和吸附的浓度就越低,因而改变表面性质,起到润湿、乳化、加溶、起泡等作用所需的浓度也越低。
因此CMC 可以作为表面活性剂表面活性的一种量[2 ] 。
在实际应用中,体系中常并存有无机盐、极性有机物,并且还有温度的变化,因此研究这些因素对表面活性剂CMC 的影响,不仅具有理论意义,而且具有实用价值。
SDS 作为一种阴离子表面活性剂,CTAB 作为一种阳离子表面活性剂,它们在稀溶液中能电离,分别以正、负离子的形式存在,其稀溶液的性质与正常的强电解质溶液相似,溶液的电导率随浓度的上升而增加。
离子型表面活性剂的导电性质在CMC 前后有很大不同。
在CMC 之前,离子型表面活性剂分子以单个分子导电,浓度增加,电导率成正比的增大;在CMC 之后,溶液中单体浓度达到饱和,表面活性剂分子开始形成胶束,以单体分子和胶束聚集体的形式导电,增加浓度,单体分子数目不再增加,只增加胶束的浓度。
由于胶束是由十几或几十个带电离子的单体构成的大聚集体,带有很高的电荷,由于静电引力的作用,胶束表面的Stern 层[3 ]及扩散层吸附了大量的反离子,这就相当于一部分正负电荷相互抵消,因而其导电性能反而不如单体离子,在CMC之后,增加表面活性剂浓度,电导率的增大率大大减少。
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测定十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂的临界胶束浓度应化115班陈长利摘要：凡能显著改变表面（或界面）性质的物质都称为表面活性剂。
表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)作为表面活性剂的表面活性的一种量度，是表面活性溶液性质的重要表征之一。
表面活性剂的一些理化性质，如表面张力, 摩尔电导率, 渗透压、浊度、光学性质等在临界胶束浓度时都有显著的变化,所以通过测定发生这些显著变化时的转变点,就可以得知。
本文采用电导率法、紫外分光光度法测定CMC，并研究温度对CMC的影响关键词：十六烷基三甲基溴化铵；CMC；电导率法；温度；紫外分光光度法；荧光黄一、实验目的1.了解表面活性剂临界胶束浓度（CMC）的定义及常用测定方法。
2.用电导法及紫外可见分光光度法测定表面活性剂的CMC。
4.分析添加剂对CMC的影响。
二．实验原理1、凡能显著改变表面（或界面）性质的物质都称为表面活性剂。
表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的，分子既含有亲油的足够长的（大于10个碳原子）烷基，又含有亲水的极性基团。
2、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)，烷基硫酸盐(十二烷基硫酸钠)，烷基磺酸盐(十二烷基苯磺酸钠)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和十二烷基二甲基氯化胺；③非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯类。
2、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CMC。
CMC可看作是表面活性对溶液的表面活性的一种量度。
因为CMC越小，则表示此种表面活性剂形成胶束所需浓度越低，达到表面饱和吸附的浓度越低。
也就是说只要很少的表面活性剂就可起到润湿、乳化、加溶、起泡等作用。
3、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，因此，通过测定溶液的某些物理性质的变化，可以测定CMC。
测定溶液临界胶束浓度的方法有多种，如表面张力法、光散射法、比色法、浊度法、电导率法等，本实验采用电导率法、紫外分光光度法（用荧光黄染料作为添加剂）。
4、CMC影响因素：CMC是表面活性剂表面活性大小的重要参数一般主要受分子结构亲水基和疏水基的大小与性质添加物和温度的影响。
在表面活性剂分子中疏水基增大或疏水性增强CMC减小亲水基亲水性增强CMC增大离子型比非离子型表面活性剂的CMC大得多。
中性无机盐的加入降低离子型表面活性剂的CMC而对非离子型的影响不大。
温度升高对离子型和非离子型表面活性剂的CMC的影响有相反的规律前者CMC升高后者减小。
此外实验方法也会对CMC产生影响。
5、电导法：电导是表征物质导电能力的物理量，通常用G表示，其数值为电阻的倒数。
G=1/R电导的国际单位为西门子，用S表示。
电导率（以κ表示）表示单位长度、单位面积的导体所具的电导。
对电解质溶液而言，其电导率表示距离为单位距离的两极板间含有单位体积的电解质溶液时的电导。
电导率的国际单位为S/m 。
电导法是利用表面活性剂水溶液电导率随浓度的变化关系，从电导率（к ）对浓度（c）曲线上表现为CMC 前后直线斜率的变化,两条不同斜率的直线的交点所对应的浓度即CMC。
6、紫外分光光度法：（1）、紫外可见分光光度计的构造分光光度计按波长范围分类，波长在420～700nm范围的称可见分光光度计。
波长在200～1000nm范围的称紫外可见分光光度计。
紫外可见分光光度计是目前厂矿及学校应用比较广泛的分光光度计。
分光光度计基本构造相似，是由图3所示的几个主要部件构成。
光源单色器吸收池检测器测量系统图1 紫外分光光度计流程图（2）、紫外吸收分光光谱也是确定表面活性剂CMC值得一种简单、准确的有效方法，可测定多种表面活性剂，特别是混合表面活性剂体系的CMC值。
用紫外吸收分光光谱法测定CMC时，测定的实验数据会发生不同于其他浓度的变化，此时的浓度便是该溶液在此实验条件下的CMC。
三．仪器与试剂1.电导法仪器：电导率仪一台（DDS-11A型电导率仪）DJS-1型镀铂黑电极1支；恒温电导池1个（如图2所示）；恒温槽一个（SYC-15B超级恒温水浴槽，南京桑力电子设备厂）；电子天平一台； 1000ml烧杯1个； 100ml容量瓶10支；1L容量瓶一支； 10ml移液管各1个；25ml 移液管各1个。
药品：十六烷基三甲基溴化铵（分析纯），蒸馏水。
2.紫外分光光度法仪器：紫外分光光度计，分析天平1台（公用），容量瓶(100mL) 12个，容量瓶(1000mL)1个，干燥洁净的烧杯1个，石英比色皿12个，玻璃棒1根，10ml、25ml移液管各1只，洗瓶1个，洗耳球1个，超声波仪（公用）。
试剂：十六烷基三甲基溴化铵(分析纯)，荧光黄，蒸馏水。
四．实验步骤1、配制母液（浓度为0.003 mol•L– 1）准确称取十六烷基三甲基溴化铵1.0934g，在150ml小烧杯中加入20ml蒸馏水超声溶解，转入1L容量瓶中，再用少许蒸馏水洗涤烧杯三次，洗涤液也转入容量瓶中。
在超声波仪中，再加蒸馏水至刻度，摇匀（注意要尽可能的避免气泡出现）。
2、电导法测定(25ºC和45ºC时)不同浓度表面活性剂的电导率（1）调节超级恒温槽温度为26℃（管路中有热量流失，所以超级恒温槽的温度要稍调高一些）。
（2）、打开电导率仪的电源开关，将“量程选择”旋钮扳到最大测量挡，将“校正--测量”开关扳到“校正”位置，将“温度补偿”旋钮调到“25℃”。
调节“常数校正”旋钮至1.013.（3）、用移液管准确加入10mL已恒温的十六烷基三甲基溴化铵溶液于100ml容量瓶中，然后加入蒸馏水至刻度线,配制成3×10 - 4 mol•L – 1。
倒入电导池部分溶液静置三分钟，插入电导率仪电极，将“校正--测量”开关扳到测量的位置，调节“量程选择”旋钮，根据仪器显示数字的有效位数确定适当量程，此时，仪器所显示的数值即为该溶液的电导率。
（4）、采用同样的方法，依次加入已恒温的十六烷基三甲基溴化铵溶液13.3ml、16.7ml、20ml、23.3ml、26.7ml 、28.3ml、30ml、31.7ml、33.3ml、40ml、46.7ml。
分别测定4×10 - 4 mol•L – 1、5×10 - 4mol•L – 1、6×10 - 4mol•L – 1、7×10 - 4 mol•L – 1、8×10 - 4mol•L – 1、8.5×10 - 4mol•L – 1、9×10 - 4mol•L – 1、9.5×10 - 4mol•L – 1、10×10 - 4mol •L – 1、12×10-4mol·L-1、14×10-4mol·L-1系列浓度十六烷基三甲基溴化铵溶液的电导率。
（5）、调节恒温槽温度为45ºC。
重复上述步骤进行试验并记录数据。
3、紫外分光光度法（1）、打开TU-1810型紫外分光光度计开关。
仪器初始化。
仪器进行自检,大约需要四分钟。
如果自检各项都正常后，进入工作界面，预热半小时后，便可进入以下操作。
（2）、用移液管分别移取13.3ml、16.7ml、20ml、23.3ml、26.7ml 、28.3ml、30ml、31.7ml、33.3ml、40ml、46.7ml的0.003mol/L CTAB 标准溶液于10个100ml容量瓶中，加水定容后超声数分钟使其均匀混合，得4×10 - 4 mol•L – 1、5×10 - 4mol•L – 1、6×10 - 4mol•L – 1、7×10 - 4 mol•L – 1、8×10 - 4mol•L – 1、8.5×10 - 4mol•L – 1、9×10 - 4mol •L – 1、9.5×10 - 4mol•L – 1、10×10 - 4 mol•L – 1、12×10-4mol·L-1、14×10-4mol·L-1的CTAB溶液，贴上标签。
（3）、分别吸取10ml不同浓度的溶液加入洁净且干燥的比色管中，并向每个比色管中各滴入一滴荧光黄（注意加入的量一定不要太多，以避免影响以后的紫外吸收光光谱的效果，会出现峰值溢出的现象，可能读不出数据）。
混合均匀后，观察颜色变化，在颜色发生明显变化的两个比色管浓度范围内设计更细微的浓度变化，进一步测定在该浓度下的最大峰值。
（4）、光谱扫描。
根据屏幕菜单提示进入光谱扫描。
设置光谱扫描参数：1．波长范围（先输长波再输短波，一般设置为200nm到600nm）；2．测光方式T%或Abs（一般为Abs）；3．扫描速度（一般为中速）；4．采样间隔（一般1nm或0.5nm）；5．记录范围（一般为0--1）。
单击Return退出参数设置。
（5）、基线校正:选择基线校正按键，在样品池中加入蒸馏水作为参比溶液，基线校正完后单击存入基线，取出参比溶液。
（6）、扫描倒掉取出的参比溶液，在比色皿中加入3×10 - 4 mol•L – 1的CTAB溶液。
单击START进行扫描，当扫描完毕后，单击F2,输入阀值1检出图谱的峰值，测量溶液的最大吸收波长。
（7）、取出比色皿，换用下一个浓度的溶液，充分润洗。
测定4×10- 4mol•L –1的CTAB 溶液的最大吸收波长。
以此类推，依次测量其他浓度溶液的最大吸收波长。
（8）、测量完毕后，关闭开关，取下电源插头，取出样品池洗净、放好，盖好比色皿箱室盖和仪器。
五．实验数据记录与处理1、不同浓度表面活性剂的电导率（25℃和45℃）及最大吸收波长序号浓度c/（mol·L-1）×104Κ（25℃）/ms·cm-1Κ（45℃）/ms·cm-1λ(nm) 室温（25.3℃）1 3 0.025 0.040 499.02 4 0.031 0.048 499.03 5 0.043 0.063 499.04 6 0.051 0.076 499.05 6.5 500.06 7 0.064 0.084 500.07 8 0.068 0.101 500.08 8.5 0.073 0.107 500.09 9 0.075 0.115 500.010 9.5 0.086 0.118 500.011 10 0.088 0.134 500.012 12 0.097 0.139 500.013 14 0.101 0.144 500.0注： M CTAB=364.45 其CMC的理论值为 9.11 ×10- 4 mol•L- 1六、实验结论在室温为25.3℃，大气压为101.23kpa的实验条件下：由实验电导法测得数据并作图的25℃下CTAB的CMC的值为10.40×10- 4mol•L- 1，45℃下CTAB的CMC的值为10.82×10- 4 mol•L- 1。