DMABN测定含溴化钠或正丁醇水溶液中表面活性剂的临界胶团浓度
实验十四 电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度
实验十四电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度专业：11化学姓名：赖煊荣座号：32 同组人：黄音彬时间：2014.4.15Ⅰ、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、基本原理本实验利用电导仪测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电导值（或摩尔电导率），并作电导值（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。
Ⅲ、仪器试剂电导仪、电导电极、恒温水浴、容量瓶（1000 ml）、烧杯（100ml、250ml）、氯化钾（分析纯）、十二烷基硫酸钠（分析纯）、电导水Ⅳ、实验步骤1．用电导水或重蒸馏水准确配制0.01 mol·dm-3的KCl标准溶液。
2．配制0.02 mol·dm-3表面活性剂（十二烷基硫酸钠）溶液，再配成下表中一系列浓度溶液。
3．调节恒温水浴温度至25℃或其它合适温度。
4．用0.01 mol·dm-3KCl标准溶液标定电导池常数。
5．吸取10ml的0.02 mol·dm-3十二烷基硫酸钠溶液于100ml烧杯中，依次移入恒温后的电导水2ml、3ml、5ml、5ml、5ml、5ml、10ml、10ml、10ml、20ml，搅拌，分别测其电导率。
每个溶液的电导读数三次，取平均值。
电导仪的使用方法（参见前，略）。
6．列表记录各溶液对应的电导，并换算成电导率或摩尔电导率。
Ⅴ、数据处理1、实验数据记录表1 实验室条件的记录表项目实验开始时实验结束时温度/℃24.5 25.5压力/hp 1021.5 1021.3湿度/% 50 47.8 表2 实验数据记录T=30℃表3 KCl标准溶液标定电导池常数2、数据处理作出电导值（或摩尔电导率）与浓度的关系图，从图中转折点处找出临界胶束浓度。
文献值：40℃，CH3（CH2）11SO4Na的CMC为8.7×10-3 mol·dm-3。
临界胶团浓度的测定实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除临界胶团浓度的测定实验报告篇一：实验七-临界胶团浓度测定实验报告课程名称物理化学实验实验名称临界胶团浓度测定姓名王强学号20XX08030128专业班级环境1001实验日期20XX年11月14日成绩指导教师一、实验目的1.测定阴离子表面活性剂——十二烷基硫酸钠cmc值。
2.掌握电导法测定离子型表面活性剂的cmc的方法。
3.了解表面活性剂的cmc测定的几种方法。
二、实验原理1.在表面活性剂溶液中，当溶液浓度增大到一定值时，表面活性剂分子或离子将会发生缔合，形成胶团。
对于某指定的表面活性剂，其溶液开始形成胶团的最小浓度称为该表面活性剂的临界胶团浓度。
2.电导法侧阴离子型表面活性剂溶液的电导率来确定cmc值，电解质溶液，导电能力大-1-1小由电导g衡量，g=1/R=K·A/LK-溶液电导率，s·m;A/L-电导电极常数，m3.恒温下：∧m=K/c.2-1-3∧m-电解质的摩尔电导率，s·mmol；c—电解质溶液的浓度mol·m∧m=∧-A·√c∧-无限稀释时溶液的摩尔电导率A-常数。
三、实验仪器与药品Dos-ⅡA型电导率仪DJs-Ⅰ型铂黑电导电极；78-Ⅰ型磁力加热搅拌器；烧杯（100ml）-3移液管（50ml）滴定管（25ml），十二烷基硫酸钠（0.020；0.010；0.002mol·dm）；电导水。
四、实验步骤1.分别配置0.002mol/L、0.01mol/L十二烷基硫酸溶液各50ml.2.取50ml0.002mol/L的溶液于烧杯中，测其电导率。
再向其中分别加入1ml,4ml,5ml,5ml,5ml的0.02mol/L十二烷基硫酸溶液，分别测其电导率。
3.再取50ml0.01mol/L的溶液于烧杯中，测电导率，再向入分别加8ml,10ml,10ml,15ml的0.02mol/L十二烷基硫酸溶液，分别测其电导率。
15 实验十五 表面活性剂的临界胶束浓度的测定
12
14 16 18
0.012
0.014 0.016 0.018
11
20
0.020
2、以K—C作图，求CMC； 3、以λm— C 作图，求CMC； 4、查文献值，计算误差，比较两种 作法的准确性
实验注意事项
1、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。 2、 注意电导率仪应有低到高的浓度顺序 测量样品的电导率。 3、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。
数据记录和处理
ห้องสมุดไป่ตู้实验温度： 大气压： 1、将实验数据记录于下表：
№ 0.5十二烷基 磺酸钠 ml 1 2 1 2 浓度 电导率 (mol/l) (mΩ/cm) 0.001 0.002 浓度的平方 根（C1/2） 摩尔电导 率
3
4 5 6
4
6 8 10
0.004
0.006 0.008 0.010
7
8 9 10
具有明显“两亲”性质的分子，即含有亲油 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)，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。
图1 十二烷基硫酸钠水溶液的物理性质和浓度的关系
表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定的设计性实验
表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定姓名：学号：温度：大气压：一、实验目的1．了解表面活性剂溶液临界胶束浓度(CMC)的定义及常用测定方法2．设定两种或两种以上实验方法测定表面活性剂溶液的CMC二、实验原理凡能显著降低水的表面张力的物质都称为表面活性剂。
当表面活性剂溶入极性很强的水中时，在低浓度是成分散状态，并且三三两两地把亲油集团靠拢而分散在水中，部分分子定向排列于液体表面，产生表面吸附现象。
当溶液表面吸附达到饱和后，浓度再增加，表面活性剂分子会自相缔合，即疏水的亲油集团相互靠拢，而亲水的极性基团与水接触，这样形成的缔合体称为胶束。
以胶束形式存在与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）。
在CMC附近由于溶液的结构改变导致其许多性质发生突变（见下图），这种现象是测定CMC的实验依据，也是表面活性剂的一个重要特征。
所以测定CMC的方法有很多，比如：表面张力法、电导法、折光指数法和染料增溶法等等。
三、实验要求1．根据本实验提供的仪器与药品：表面张力测定仪；电导率仪；超级恒温槽；十二烷基硫酸钠(SDS)。
设计出2种以上测定CMC的实验方法，用这些方法测定表面活性剂的CMC。
2．确定表面活性剂溶液的浓度范围，写出实验操作步骤，并指出实验的注意事项。
3．采用多种数据处理方法确定CMC。
例如：在表面张力法的处理数据时，可以作σ－c曲线图,由转折点确定CMC；也可以由四个低浓度点和四个高浓度点分别作两条σ－lgc直线，由两线的交叉点确定CMC。
而在用电导法时，可以作κ－c曲线，也可以作Λm－c曲线。
指出转折点明显直观，误差小的数据处理方法。
4．对2种方法测得的数据进行比较，据此分析两种方法的优缺点。
5．实验报告必须打印，数据处理用Origin软件或用Microsoft Excel作图。
四、参考文献1、复旦大学等编，《物理化学实验》（第三版修订本）[M]. 高等教育出版社，2004 年。
(精选文档)表面活性剂临界胶束浓度测定方法研究
表面活性剂临界胶束浓度测定方法的研究对于某表面活性剂, 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, 简称（cmc）。
由于表面活性剂溶液的许多物理化学性质随着胶束的形成而发生突变, 如在乳液聚合、石油开采、去污、消除电影胶片的斑点及生理过程等方面都有着重要的增溶作用, 且增溶作用的大小与表面活性剂的cmc有关, 影晌cmc值的各种因素必然也影响到增溶作用。
因此, 测定cmc, 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。
测定cmc的方法很多, 常用的有表面张力法、电导法、染料法、增溶法、渗透压法等等本文采用电导法、粘度法、表面张力法及密度法侧定25℃下十二烷基硫酸钠（SDS）的cmc 值。
1 实验部分1.1电导法对于离子型表面活性剂, 当溶液浓度很稀时, 电导的变化规律与一般强电解质相似, 表面活性剂完全解离为离子, 随着浓度上升, 电导率K近乎线性上升但当溶液浓度达到临界胶束浓度时, 随着胶束的形成, 胶束定向移动速率减缓,K仍随着浓度增大而上升, 但变化幅度变小。
摩尔电导率λm也急剧下降, 利用K——C曲线或λm——Vc曲线的转折点求cmc值。
1.1.1电导率法操作步骤：（1）准确称量十二烷基硫酸钠(SDS)7.2095g, 加水溶解后, 转入250ml容量瓶中, 并稀释至刻度。
此溶液的浓度为0.1mol/L。
贮存备用。
(2)用移液管准确量取不同体积的浓度为0.1000mol/L的SDS溶液, 分别置于20个50ml容量瓶中, 用水稀释室刻度, 配制成不同浓度的SDS待侧溶液。
浓度范围为1×10…（3）开启恒温槽, 调节温度使夹套电导管中的温度为25℃。
按浓度由低到高的顺序, 测定各待侧溶液的电导率。
每次换侧溶液时, 必须用待测液冲洗铂黑电极及电导管3次, 待溶液温度恒定后,再行侧定, 重复测3次。
1.1.2摩尔电导率法操作步骤：（1）用惠斯登电桥, 连接好线路；（2）调节恒温槽温度为25℃。
表面活性剂临界胶束浓度测定方法的研究进展
实验结果及讨论
在加入适量电解质以降低背景电导率的同时，过量的电解质可能会对表面活 性剂的聚集状态产生影响，导致临界胶束浓度的测量值偏小。此外，实验过程中 保持恒定的温度对于消除温度对电导率的影响至关重要。
结论
结论
本次演示介绍了用电导率法测定表面活性剂临界胶束浓度的实验方法。通过 对实验方法的详细阐述和实验结果的分析讨论，我们发现电导率法具有操作简便、 快速准确的优点。但在实验过程中应注意控制电解质用量和保持恒定的实验温度， 以减小误差。
实验方法
实验方法
本实验选取两种常见的表面活性剂，十二烷基硫酸钠（SLS）和吐温80（TW80），采用不同的方法测定其临界胶束浓度。
实验方法
1、电导率法：该方法是通过测量溶液电导率的变化来确定临界胶束浓度。在 一定的浓度范围内，随着表面活性剂浓度的增加，溶液的电导率逐渐增大。当达 到临界胶束浓度时，电导率会出现突变，因此可以通过观察电导率的变化来确定 CMC。
结论
结论
本次演示采用电导率法、光散射法和表面张力法三种不同的方法测定了两种 常见表面活性剂的临界胶束浓度。实验结果表明，不同方法在测定CMC时具有各 自的优点和不足。电导率法和光散射法操作简单、快捷，但需要较为昂贵的仪器 设备；而表面张力法虽然操作繁琐，但所需的仪器设备相对简单且直观。在应用 方面，电导率法和光散射法更适合于工业生产和实验室研究，而表面张力法则适 用于现场实时监测和环保等领域。
电导率法基本原理
电导率趋于饱和。因此，利用电导率法测定临界胶束浓度，需要选择合适的 电导率仪和准确的测量方法。
电导率仪及测量
电导率仪及测量
电导率仪是测量溶液电导率的专用仪器，主要由电导池、测量电路和数据处 理装置组成。在选择电导率仪时，应考虑仪器的精度、灵敏度和稳定性。测量表 面活性剂溶液的电导率时，应将待测溶液与标准溶液进行比较，以减少误差。测 量过程中，应保持温度恒定，以消除温度对电导率的影响。
DMABN测定含溴化钠或正丁醇水溶液中表面活性剂的临界胶团浓度
DMABN 测定含溴化钠或正丁醇水溶液中表面活性剂的临界胶团浓度林翠英赵剑曦*宋利(福州大学化学化工学院应用化学系,福州350002)摘要:以对二甲氨基苯甲腈(DMABN)为探针,测定它在含NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 的表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(C 12TABr)、季铵盐Gemini 表面活性剂C 12⁃3⁃C 12·2Br 和十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液中的第二重荧光对应的强度(I a )和特征波长(λa )对表面活性剂浓度(c )曲线.由I a -c 曲线的转折点或λa -c 曲线对应的一阶导数极小点可以获得临界胶团浓度(cmc),扩展了DMABN 探针测定表面活性剂cmc 的适用性.关键词:DMABN;TICT 探针;含盐溶液;含醇溶液;临界胶团浓度中图分类号:O648Determination of the Critical Micelle Concentration of Surfactant inAqueous NaBr or n 鄄Butanol Solution by DMABNLIN Cui ⁃YingZHAO Jian ⁃Xi *SONG Li(Department of Applied Chemistry,College of Chemistry and Chemical Engineering,Fuzhou University,Fuzhou350002,P.R.China )Abstract:With p ⁃N,N ⁃dimethylaminobenzonitrile (DMABN)as probe,the variations of the intensity of its second fluorescence emission (I a )and the corresponding characteristic wave ⁃length (λa )with the surfactant (dodecyltrimethyl ⁃ammonium bromide C 12TABr,quaternary ammonium Gemini surfactant C 12⁃3⁃C 12·2Br and sodium dodecylsulfate SDS)concentration (c )in NaBr ⁃containing or n ⁃C 4H 9OH ⁃containing aqueous solution were measured by a Hitachi F4500fluorescence spectrophotometer.The results showed that the break point on the I a -c curve and the minimum of the derivative variation corresponding to the λa -c curve agreed well with the critical micelle concentration (cmc)of the surfactant.This extends the range of DMABN as probe to measure the cmc of surfactant.Key Words:DMABN;TICT probe;Salt ⁃containing solution;Alcohol ⁃containing solution;Critical micelleconcentration[Note]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.⁃Chim.Sin .,2008,24(4)：709-714Received:October 8,2007;Revised:December 12,2007;Published on Web:January 21,2008.∗Corresponding author.Email:jxzhao.colloid@;Tel:+86591⁃87892035.国家自然科学基金(20673021)资助项目ⒸEditorial office of Acta Physico ⁃Chimica Sinica前文[1]报道了利用分子内扭转电荷转移(TICT)探针对二甲氨基苯甲腈(DMABN)的第二重荧光对应的强度(I a )和特征波长(λa )对环境极性敏感的特性,以I a -c (表面活性剂浓度)曲线的转折点或λa -c 曲线对应的一阶导数极小点可以准确获得表面活性剂在水溶液中的临界胶团浓度(cmc).而且,DMABN 的λa -c 曲线还可以定性获得那些具有强烈相互作用的Gemini 表面活性剂初始形成胶团的结构松散度信息.由此可见,TICT 探针光谱法有望发展成为检测表面活性剂胶团性质的新方法.无机盐和中等链长的醇是改善表面活性剂性质的常用添加剂[2],其中无机盐通常屏蔽了离子表面活性剂胶团表面的电荷,大大降低了电场强度;而中等链长的醇则参与组成混合胶团,位于胶团栅栏April 709Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2008Vol.24层中的羟基容易与DMABN 的对二甲氨基产生氢键,这些因素都可能影响DMABN 分子中基团的扭转,阻碍探针分子TICI 态的形成[3-7].这种状态下是否继续可用DMABN 检测表面活性剂的cmc,是验证TICT 探针光谱法普适性的重要环节.本文报道在含NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 水溶液中,以DMABN 测定十二烷基三甲基溴化铵(C 12TABr)、季铵盐Gemini 表面活性剂C 12⁃3⁃C 12·2Br 和十二烷基硫酸钠(SDS)的临界胶团浓度.1实验部分1.1试剂十二烷基三甲基溴化铵(C 12TABr,Sigma),用乙醚和丙酮的混合溶剂重结晶3次.十二烷基硫酸钠(SDS,Farco),先用乙醇和乙醚抽提,再用乙醇重结晶3次.季铵盐Gemini 表面活性剂C 12⁃3⁃C 12·2Br 由本实验室合成[1].对二甲氨基苯甲腈(DMABN,Aldrich),在乙醇中重结晶2次.溴化钠,AR(上海化学试剂有限公司),在500℃灼烧6h.正丁醇(n ⁃C 4H 9OH),AR (上海化学试剂有限公司),减压蒸馏纯化.实验用水为Milli ⁃Q 超纯水.1.2仪器荧光光谱用日立F4500荧光光谱仪测定,Xe 灯光源,光电倍增管检测器.激发和发射的狭缝宽度均为5.0nm.溶液表面张力用Cahn DCA315表面张力仪,以du No üy 环(Pt ⁃Ir 合金)测定.环周长为5.930cm,环外径与环丝径比(R/r )为53.1218.上述两种仪器的样品池温度均由DC ⁃0506精密恒温槽控制在(25.0±0.1)℃.2结果与讨论2.1DMABN 在含NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 的表面活性剂水溶液的荧光光谱图1和图2为DMABN(c DMABN =2.5×10-5mol ·L -1,在本文所考察表面活性剂溶液中探针浓度均如此)在含NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 的表面活性剂水溶液中的荧光光谱.从图1和图2可以看出,与纯水溶液中的光谱比较,添加的NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 并不影响光谱的特征发射,但其第二重荧光的强度(I a )有较大变化.如前言所述,这是由于无机盐屏蔽了离子表面活性剂胶团表面的电荷,降低了电场强度,而中等链长的醇则参与组成混合胶团,位于胶团栅栏层中的羟基容易与DMABN 的对二甲氨基产生氢键,从而影响了DMABN 分子中基团的扭转,阻碍了探图2DMABN 在SDS 纯水溶液和含正丁醇水溶液中的荧光光谱Fig.2Fluorescence spectra of DMABN in SDSaqueous solution or n ⁃C 4H 9OH solutionthe surfactant concentration is 2times as its cmc,in the absence (─)andin the presence (┄,0.1mol ·kg -1and —·—0.3mol ·kg -1)of n ⁃C 4H 9OH图1DMABN 在C 12TABr(a)和SDS(b)的纯水溶液和含0.1mol ·L -1NaBr 水溶液中的荧光光谱Fig.1Fluorescence spectra of DMABN in C 12TABr (a)and SDS (b)aqueous solution or 0.1mol ·L -1NaBr solutionThe surfactant concentration is 2times as its cmc,in the absence (─)and in the presence (┄,0.1mol ·L -1)of NaBr;DMABN:p ⁃N,N ⁃dimethylaminobenzonitrile;C 12TABr:dodecyltrimethylammonium bromide;SDS:sodium dodecylsulfate;c DMABN =2.5×10-5mol ·L-1710No.4林翠英等：DMABN 测定含溴化钠或正丁醇水溶液中表面活性剂的临界胶团浓度针分子TICI 态的形成所致[3-7].2.2含NaBr 水溶液中C 12TABr 的cmc 测定图3为DMABN 的I a 和λa 随溶液中C 12TABr 浓度的变化曲线.可以看出,与无NaBr 的纯水溶液比较,含0.1mol ·L -1NaBr 水溶液的I a -c 曲线同样出现明显的突跃点(图3(a)),对应的浓度与表面张力法得到的cmc 一致(表1).从图3(b)可看出,含0.1mol ·L -1NaBr 水溶液的λa -c 曲线与纯水溶液的相类似,即λa 在某个浓度后急剧下降,继而趋于平台,曲线对应的一阶导数极小点也很好地对应了cmc(表1).图4为DMABN 在C 12TABr 纯水溶液和含盐水溶液中的I a /I b -c 曲线.江云宝等[8]曾利用TICT 探针的I a /I b (其中I b 为正常谱带的荧光强度)随表面活性剂浓度c 变化的突跃点来表征cmc,但图4表明,不仅在无盐溶液中C 12TABr 的I a /I b -c 曲线突跃点不明显,而且在添加了0.1mol ·L -1NaBr 后,I a /I b 随c 的变化始终很小,几乎呈一条直线.已知芳香化合物通常被增溶在胶团的栅栏层[6,9],这样DMABN 受到离子表面活性剂胶团头基电场的强烈影响[3].尽管添加无机盐会屏蔽胶团表面电荷,从而影响探针的TICT 特性,但胶团微环境毕竟完全不同于纯水的溶液相,这即图3的I a 和λa 仍旧会在cmc 处出现突跃变化的原因.然而,由于DMABN 的正常激发态(LE 态,对应短波处发射)随图4DMABN 在C 12TABr 纯水溶液(Δ)和含0.1mol ·L -1NaBr 溶液(▲)中的I a /I b -c 曲线Fig.4Variation of I a /I b of DMABN with C 12TABr concentration (c )in aqueous solution in the absence (Δ)and in the presence (▲,0.1mol ·L -1)of NaBrI a :the intensity of TICT band;λa :the characteristic wave length according to the TICT band;γ:surface tension表1含NaBr 或正丁醇水溶液中表面活性剂的临界胶团浓度Table 1Critical micelle concentrations of surfactants in aqueous solution with NaBr or n 鄄C 4H 9OHmeasured by different methods图3DMABN 在C 12TABr 纯水溶液(Δ)和含0.1mol ·L -1NaBr 溶液(▲)中的I a -c (a)和λa -c (b)曲线Fig.3I a (a)and λa (b)as a function of C 12TABr concentration (c )in aqueous solution in the absence (Δ)and in the presence (▲,0.1mol ·L -1)of NaBrThe arrows show the corresponding cmc of C 12TABr in aqueous solution.The dashed curve in (b)is the corresponding derivative variationand the minimum shows thecmc.711Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2008Vol.24环境变化较小[5,10,11],随着盐对TICT 态(长波发射)的减弱,反映其相对布居的I a /I b 比值出现明显下降,模糊了cmc 处的转折点.可见,以I a /I b -c 曲线的突跃点来表征cmc 并不合适,至少不能应用在含盐溶液中.2.3含NaBr 水溶液中SDS 的cmc 测定图5为DMABN 在SDS 纯水溶液和含NaBr 溶液中的I a -c (a)和λa -c (b)曲线.可以看出,与C 12TABr 的情形类似,含0.1mol ·L -1NaBr 的SDS 水溶液其I a -c 和λa -c 曲线的变化形状都与无NaBr 时类似.以I a -c 曲线的突跃点或λa -c 曲线对应的一阶导数极小点同样很好地得到了与表面张力法一致的cmc(表1).而纯水溶液中原先突跃明显的I a /I b -c 曲线,在添加了0.1mol ·L -1NaBr 后,曲线接近于水平线,无法辨认转折点(图6).2.4含NaBr 水溶液中C 12⁃3⁃C 12·2Br 的cmc 测定以及λa -c 曲线的特征Gemini 表面活性剂由于分子间的强烈相互作图7DMABN 在不同浓度NaBr 的C 12⁃3⁃C 12·2Br 水溶液中的I a -c (a)和λa -c (b)曲线Fig.7Plot of I a (a)and λa (b)of DMABN as a function of C 12⁃3⁃C 12·2Br concentration (c )in aqueous solutionin different c (NaBr)c (NaBr)/(mmol ·L -1):□)0;○)0.1;Δ)1.The inset in (a)shows an enlarged part over the cmc range,while that in (b)represents Δc w that is the width of concentration region during the rapid descent of λa withc and the corresponding derivative varistion (dashed curve).图5DMABN 在SDS 纯水溶液(○)和含0.1mol ·L -1NaBr 溶液(●)中的I a -c (a)和λa -c (b)曲线Fig.5I a (a)and λa (b)as a function of SDS concentration (c )in aqueous solution in the absence (○)and in thepresence (●,0.1mol ·L -1)of NaBrThe arrows show the corresponding cmc of SDS in aqueous solution.The dashed curve in (b)is the corresponding derivative variationand the minimum shows the cmc.图6DMABN 在SDS 纯水溶液(○)和含0.1mol ·L -1NaBr 溶液(●)中的I a /I b -c 曲线Fig.6Variation of I a /I b of DMABN with SDS concentration (c )in aqueous solution in the absence (○)and in the presence (●,0.1mol ·L -1)ofNaBr712No.4林翠英等：DMABN 测定含溴化钠或正丁醇水溶液中表面活性剂的临界胶团浓度用而具有很强的聚集能力,这不仅使它们在纯水溶液中的cmc 很小[12],而且生成了较小的聚集体[13],其后随着表面活性剂浓度的增大,胶团逐渐长大[14],结构趋于密实.在前文[1]中,我们发现DMABN 在季铵盐Gemini 表面活性剂C 12⁃3⁃C 12·2Br 水溶液的λa -c 曲线从急剧下降到变化明显趋缓的过程经历了比普通表面活性剂大得多的浓度范围,指出这样一种浓度范围的增宽反映了胶团结构松散度的信息.众所周知,溶液中添加无机反离子可以屏蔽离子表面活性剂头基电荷,促使它们在胶团中紧密排列,降低了cmc.图7给出不同NaBr 浓度下DMABN 在C 12⁃3⁃C 12·2Br 水溶液中的I a -c 和λa -c 曲线,由此得到的cmc 与表面张力法一致(表1),而且随着NaBr 浓度的增大,λa -c 曲线越来越陡峭地下降,λa 急剧下降对应的浓度区间Δc w 明显减小,这与胶团结构趋于紧密的盐效应作用相吻合,支持了前文的结论.然而,λa -c 曲线变化区间的展宽与结构松散度之间定量关系的确定尚需要更多的实验积累.2.5含n ⁃C 4H 9OH 水溶液中表面活性剂cmc 的测定溶液中添加的n ⁃C 4H 9OH 通常与表面活性剂组成了混合胶团[15],它位于混合胶团栅栏层中的羟基可能与DMABN 上的对二甲氨基产生氢键,这样的氢键作用已被证实阻碍了探针分子TICI 态的形成[3-7],导致I a /I b -c 曲线在cmc 之后随着n ⁃C 4H 9OH 浓度增大而明显下降(图8),这模糊了突跃点使其难以准确辨认.与之相反,溶液中添加不同浓度n ⁃C 4H 9OH 后的I a -c 和λa -c 曲线仍旧保持与纯水溶液中类似的形状(图9),I a -c 始终具有清晰可辨的突跃点,而λa -c 对应的一阶导数曲线也有尖锐的极小点,它们与表面张力法得到的cmc 一致(表1).3结论尽管添加剂(无机盐或醇)影响了增溶在胶团栅栏层中DMABN 的TICT 态,但仍旧可以利用胶团生成的完全不同于纯水溶液相的微环境使I a -c 和λa -c 曲线出现突跃变化来测定cmc.但由于DMABN 的正常激发态(LE 态,对应短波处发射)随环境变化很小,因而反映其相对布居的I a /I b 比值在添加剂影响下出现明显下降,模糊了转折点,不适宜cmc 的测定.在含添加剂溶液中cmc 的测定扩展了DMABN 探针研究表面活性剂性能的适用性.图9DMABN 在SDS 纯水溶液和含n ⁃C 4H 9OH 水溶液中的I a -c (a)和λa -c (b)曲线Fig.9I a (a)and λa (b)as a function of SDSconcentration (c )in aqueous solution in the absenceand in the presence of n ⁃C 4H 9OHThe arrows show the corresponding cmc of SDS in aqueous solution.The dashed curve in (b)is the corresponding derivative variation in the aqueous solution with 0.3mol ·kg -1n ⁃C 4H 9OH and the minimum showsthe cmc.图8DMABN 在SDS 纯水溶液和含n ⁃C 4H 9OH 水溶液中的I a /I b -c 曲线Fig.8Variation of I a /I b of DMABN with SDS concentration (c )in aqueous solution in the absence(○)and in the presence of n ⁃C 4H 9OHC (n ⁃C 4H 9OH)/(mol ·kg -1):◇)0.1;◆)0.3713Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2008Vol.24 References1Lin,C.Y.;Song,L.;Zhao,J.X.Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2007,23(12):1846[林翠英,宋利,赵剑曦.物理化学学报,2007,23(12):1846]2Zhao,G.X.;Zhu,B.Y.Principles of surfactant action.Beijing:Chinese Light Industrial Press,2003:226[赵国玺,朱。
表面活性剂临界胶束浓度的测定(物化实验)
实
表面活性剂是指那些具有亲水亲油两亲结构，可明显降低系统的表面张力，并产生润湿、乳化、
验 去污、发泡、增溶等一系列作用的物质。在表面活性剂溶液中，当表面活性剂的浓度增大到一定值
原 时，表面活性剂将会发生缔合，形成胶束。形成胶束所需表面活性剂的最低浓度，称为该表面活性
理 剂的临界胶束浓度，以 cmc 表示。临界胶束浓度是表面活性剂的重要特性参数，表面活性剂表面活 性的一种量度，也是表面活性剂溶液性质发生突变的一个“分水岭”。在临界胶束浓度这个窄小的浓
仪 1.仪器 器 电导率仪，铂黑电极，100ml 容量瓶，移液管，烧杯； 试 2.试剂 剂 0.020mol/L C12H25SO4Na，电导水。 实 1.移取 0.020mol/L 十二烷基硫酸钠溶液于 100ml 容量瓶中，用电导水分别精确配置 0.002mol/L, 验 0.004mol/L, 0.006mol/L, 0.007mol/L, 0.008mol/L, 0.009mol/L, 0.010mol/L, 0.012mol/L, 0.014mol/L, 步 0.016mol/L,0.018mol/L, 0.020mol/L 的 C12H25SO4Na； 骤 2.标准电极常数校准；
表面活性剂临界胶束浓度的测定实验报告
学院： 学号： 实 验 名 称
化学化工学院 xxx
专业年级：
xxxx
姓 名：
xxx
表面活性剂临界胶束浓度的测定
时
2017.10.18
地点间指导 Nhomakorabea绩教
师
实 1.掌握电导法测定离子型表面活性剂临界胶束浓度的方法；
验 2.测定离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠溶液的临界胶束浓度； 目 3.了解表面活性剂临界胶束浓度的含义及其测定的几种方法，加深对表面活性剂性质的理解。 的
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
DMABN 测定含溴化钠或正丁醇水溶液中表面活性剂的临界胶团浓度林翠英赵剑曦*宋利(福州大学化学化工学院应用化学系,福州350002)摘要:以对二甲氨基苯甲腈(DMABN)为探针,测定它在含NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 的表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(C 12TABr)、季铵盐Gemini 表面活性剂C 12⁃3⁃C 12·2Br 和十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液中的第二重荧光对应的强度(I a )和特征波长(λa )对表面活性剂浓度(c )曲线.由I a -c 曲线的转折点或λa -c 曲线对应的一阶导数极小点可以获得临界胶团浓度(cmc),扩展了DMABN 探针测定表面活性剂cmc 的适用性.关键词:DMABN;TICT 探针;含盐溶液;含醇溶液;临界胶团浓度中图分类号:O648Determination of the Critical Micelle Concentration of Surfactant inAqueous NaBr or n 鄄Butanol Solution by DMABNLIN Cui ⁃YingZHAO Jian ⁃Xi *SONG Li(Department of Applied Chemistry,College of Chemistry and Chemical Engineering,Fuzhou University,Fuzhou350002,P.R.China )Abstract:With p ⁃N,N ⁃dimethylaminobenzonitrile (DMABN)as probe,the variations of the intensity of its second fluorescence emission (I a )and the corresponding characteristic wave ⁃length (λa )with the surfactant (dodecyltrimethyl ⁃ammonium bromide C 12TABr,quaternary ammonium Gemini surfactant C 12⁃3⁃C 12·2Br and sodium dodecylsulfate SDS)concentration (c )in NaBr ⁃containing or n ⁃C 4H 9OH ⁃containing aqueous solution were measured by a Hitachi F4500fluorescence spectrophotometer.The results showed that the break point on the I a -c curve and the minimum of the derivative variation corresponding to the λa -c curve agreed well with the critical micelle concentration (cmc)of the surfactant.This extends the range of DMABN as probe to measure the cmc of surfactant.Key Words:DMABN;TICT probe;Salt ⁃containing solution;Alcohol ⁃containing solution;Critical micelleconcentration[Note]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.⁃Chim.Sin .,2008,24(4)：709-714Received:October 8,2007;Revised:December 12,2007;Published on Web:January 21,2008.∗Corresponding author.Email:jxzhao.colloid@;Tel:+86591⁃87892035.国家自然科学基金(20673021)资助项目ⒸEditorial office of Acta Physico ⁃Chimica Sinica前文[1]报道了利用分子内扭转电荷转移(TICT)探针对二甲氨基苯甲腈(DMABN)的第二重荧光对应的强度(I a )和特征波长(λa )对环境极性敏感的特性,以I a -c (表面活性剂浓度)曲线的转折点或λa -c 曲线对应的一阶导数极小点可以准确获得表面活性剂在水溶液中的临界胶团浓度(cmc).而且,DMABN 的λa -c 曲线还可以定性获得那些具有强烈相互作用的Gemini 表面活性剂初始形成胶团的结构松散度信息.由此可见,TICT 探针光谱法有望发展成为检测表面活性剂胶团性质的新方法.无机盐和中等链长的醇是改善表面活性剂性质的常用添加剂[2],其中无机盐通常屏蔽了离子表面活性剂胶团表面的电荷,大大降低了电场强度;而中等链长的醇则参与组成混合胶团,位于胶团栅栏April 709Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2008Vol.24层中的羟基容易与DMABN 的对二甲氨基产生氢键,这些因素都可能影响DMABN 分子中基团的扭转,阻碍探针分子TICI 态的形成[3-7].这种状态下是否继续可用DMABN 检测表面活性剂的cmc,是验证TICT 探针光谱法普适性的重要环节.本文报道在含NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 水溶液中,以DMABN 测定十二烷基三甲基溴化铵(C 12TABr)、季铵盐Gemini 表面活性剂C 12⁃3⁃C 12·2Br 和十二烷基硫酸钠(SDS)的临界胶团浓度.1实验部分1.1试剂十二烷基三甲基溴化铵(C 12TABr,Sigma),用乙醚和丙酮的混合溶剂重结晶3次.十二烷基硫酸钠(SDS,Farco),先用乙醇和乙醚抽提,再用乙醇重结晶3次.季铵盐Gemini 表面活性剂C 12⁃3⁃C 12·2Br 由本实验室合成[1].对二甲氨基苯甲腈(DMABN,Aldrich),在乙醇中重结晶2次.溴化钠,AR(上海化学试剂有限公司),在500℃灼烧6h.正丁醇(n ⁃C 4H 9OH),AR (上海化学试剂有限公司),减压蒸馏纯化.实验用水为Milli ⁃Q 超纯水.1.2仪器荧光光谱用日立F4500荧光光谱仪测定,Xe 灯光源,光电倍增管检测器.激发和发射的狭缝宽度均为5.0nm.溶液表面张力用Cahn DCA315表面张力仪,以du No üy 环(Pt ⁃Ir 合金)测定.环周长为5.930cm,环外径与环丝径比(R/r )为53.1218.上述两种仪器的样品池温度均由DC ⁃0506精密恒温槽控制在(25.0±0.1)℃.2结果与讨论2.1DMABN 在含NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 的表面活性剂水溶液的荧光光谱图1和图2为DMABN(c DMABN =2.5×10-5mol ·L -1,在本文所考察表面活性剂溶液中探针浓度均如此)在含NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 的表面活性剂水溶液中的荧光光谱.从图1和图2可以看出,与纯水溶液中的光谱比较,添加的NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 并不影响光谱的特征发射,但其第二重荧光的强度(I a )有较大变化.如前言所述,这是由于无机盐屏蔽了离子表面活性剂胶团表面的电荷,降低了电场强度,而中等链长的醇则参与组成混合胶团,位于胶团栅栏层中的羟基容易与DMABN 的对二甲氨基产生氢键,从而影响了DMABN 分子中基团的扭转,阻碍了探图2DMABN 在SDS 纯水溶液和含正丁醇水溶液中的荧光光谱Fig.2Fluorescence spectra of DMABN in SDSaqueous solution or n ⁃C 4H 9OH solutionthe surfactant concentration is 2times as its cmc,in the absence (─)andin the presence (┄,0.1mol ·kg -1and —·—0.3mol ·kg -1)of n ⁃C 4H 9OH图1DMABN 在C 12TABr(a)和SDS(b)的纯水溶液和含0.1mol ·L -1NaBr 水溶液中的荧光光谱Fig.1Fluorescence spectra of DMABN in C 12TABr (a)and SDS (b)aqueous solution or 0.1mol ·L -1NaBr solutionThe surfactant concentration is 2times as its cmc,in the absence (─)and in the presence (┄,0.1mol ·L -1)of NaBr;DMABN:p ⁃N,N ⁃dimethylaminobenzonitrile;C 12TABr:dodecyltrimethylammonium bromide;SDS:sodium dodecylsulfate;c DMABN =2.5×10-5mol ·L-1710No.4林翠英等：DMABN 测定含溴化钠或正丁醇水溶液中表面活性剂的临界胶团浓度针分子TICI 态的形成所致[3-7].2.2含NaBr 水溶液中C 12TABr 的cmc 测定图3为DMABN 的I a 和λa 随溶液中C 12TABr 浓度的变化曲线.可以看出,与无NaBr 的纯水溶液比较,含0.1mol ·L -1NaBr 水溶液的I a -c 曲线同样出现明显的突跃点(图3(a)),对应的浓度与表面张力法得到的cmc 一致(表1).从图3(b)可看出,含0.1mol ·L -1NaBr 水溶液的λa -c 曲线与纯水溶液的相类似,即λa 在某个浓度后急剧下降,继而趋于平台,曲线对应的一阶导数极小点也很好地对应了cmc(表1).图4为DMABN 在C 12TABr 纯水溶液和含盐水溶液中的I a /I b -c 曲线.江云宝等[8]曾利用TICT 探针的I a /I b (其中I b 为正常谱带的荧光强度)随表面活性剂浓度c 变化的突跃点来表征cmc,但图4表明,不仅在无盐溶液中C 12TABr 的I a /I b -c 曲线突跃点不明显,而且在添加了0.1mol ·L -1NaBr 后,I a /I b 随c 的变化始终很小,几乎呈一条直线.已知芳香化合物通常被增溶在胶团的栅栏层[6,9],这样DMABN 受到离子表面活性剂胶团头基电场的强烈影响[3].尽管添加无机盐会屏蔽胶团表面电荷,从而影响探针的TICT 特性,但胶团微环境毕竟完全不同于纯水的溶液相,这即图3的I a 和λa 仍旧会在cmc 处出现突跃变化的原因.然而,由于DMABN 的正常激发态(LE 态,对应短波处发射)随图4DMABN 在C 12TABr 纯水溶液(Δ)和含0.1mol ·L -1NaBr 溶液(▲)中的I a /I b -c 曲线Fig.4Variation of I a /I b of DMABN with C 12TABr concentration (c )in aqueous solution in the absence (Δ)and in the presence (▲,0.1mol ·L -1)of NaBrI a :the intensity of TICT band;λa :the characteristic wave length according to the TICT band;γ:surface tension表1含NaBr 或正丁醇水溶液中表面活性剂的临界胶团浓度Table 1Critical micelle concentrations of surfactants in aqueous solution with NaBr or n 鄄C 4H 9OHmeasured by different methods图3DMABN 在C 12TABr 纯水溶液(Δ)和含0.1mol ·L -1NaBr 溶液(▲)中的I a -c (a)和λa -c (b)曲线Fig.3I a (a)and λa (b)as a function of C 12TABr concentration (c )in aqueous solution in the absence (Δ)and in the presence (▲,0.1mol ·L -1)of NaBrThe arrows show the corresponding cmc of C 12TABr in aqueous solution.The dashed curve in (b)is the corresponding derivative variationand the minimum shows thecmc.711Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2008Vol.24环境变化较小[5,10,11],随着盐对TICT 态(长波发射)的减弱,反映其相对布居的I a /I b 比值出现明显下降,模糊了cmc 处的转折点.可见,以I a /I b -c 曲线的突跃点来表征cmc 并不合适,至少不能应用在含盐溶液中.2.3含NaBr 水溶液中SDS 的cmc 测定图5为DMABN 在SDS 纯水溶液和含NaBr 溶液中的I a -c (a)和λa -c (b)曲线.可以看出,与C 12TABr 的情形类似,含0.1mol ·L -1NaBr 的SDS 水溶液其I a -c 和λa -c 曲线的变化形状都与无NaBr 时类似.以I a -c 曲线的突跃点或λa -c 曲线对应的一阶导数极小点同样很好地得到了与表面张力法一致的cmc(表1).而纯水溶液中原先突跃明显的I a /I b -c 曲线,在添加了0.1mol ·L -1NaBr 后,曲线接近于水平线,无法辨认转折点(图6).2.4含NaBr 水溶液中C 12⁃3⁃C 12·2Br 的cmc 测定以及λa -c 曲线的特征Gemini 表面活性剂由于分子间的强烈相互作图7DMABN 在不同浓度NaBr 的C 12⁃3⁃C 12·2Br 水溶液中的I a -c (a)和λa -c (b)曲线Fig.7Plot of I a (a)and λa (b)of DMABN as a function of C 12⁃3⁃C 12·2Br concentration (c )in aqueous solutionin different c (NaBr)c (NaBr)/(mmol ·L -1):□)0;○)0.1;Δ)1.The inset in (a)shows an enlarged part over the cmc range,while that in (b)represents Δc w that is the width of concentration region during the rapid descent of λa withc and the corresponding derivative varistion (dashed curve).图5DMABN 在SDS 纯水溶液(○)和含0.1mol ·L -1NaBr 溶液(●)中的I a -c (a)和λa -c (b)曲线Fig.5I a (a)and λa (b)as a function of SDS concentration (c )in aqueous solution in the absence (○)and in thepresence (●,0.1mol ·L -1)of NaBrThe arrows show the corresponding cmc of SDS in aqueous solution.The dashed curve in (b)is the corresponding derivative variationand the minimum shows the cmc.图6DMABN 在SDS 纯水溶液(○)和含0.1mol ·L -1NaBr 溶液(●)中的I a /I b -c 曲线Fig.6Variation of I a /I b of DMABN with SDS concentration (c )in aqueous solution in the absence (○)and in the presence (●,0.1mol ·L -1)ofNaBr712No.4林翠英等：DMABN 测定含溴化钠或正丁醇水溶液中表面活性剂的临界胶团浓度用而具有很强的聚集能力,这不仅使它们在纯水溶液中的cmc 很小[12],而且生成了较小的聚集体[13],其后随着表面活性剂浓度的增大,胶团逐渐长大[14],结构趋于密实.在前文[1]中,我们发现DMABN 在季铵盐Gemini 表面活性剂C 12⁃3⁃C 12·2Br 水溶液的λa -c 曲线从急剧下降到变化明显趋缓的过程经历了比普通表面活性剂大得多的浓度范围,指出这样一种浓度范围的增宽反映了胶团结构松散度的信息.众所周知,溶液中添加无机反离子可以屏蔽离子表面活性剂头基电荷,促使它们在胶团中紧密排列,降低了cmc.图7给出不同NaBr 浓度下DMABN 在C 12⁃3⁃C 12·2Br 水溶液中的I a -c 和λa -c 曲线,由此得到的cmc 与表面张力法一致(表1),而且随着NaBr 浓度的增大,λa -c 曲线越来越陡峭地下降,λa 急剧下降对应的浓度区间Δc w 明显减小,这与胶团结构趋于紧密的盐效应作用相吻合,支持了前文的结论.然而,λa -c 曲线变化区间的展宽与结构松散度之间定量关系的确定尚需要更多的实验积累.2.5含n ⁃C 4H 9OH 水溶液中表面活性剂cmc 的测定溶液中添加的n ⁃C 4H 9OH 通常与表面活性剂组成了混合胶团[15],它位于混合胶团栅栏层中的羟基可能与DMABN 上的对二甲氨基产生氢键,这样的氢键作用已被证实阻碍了探针分子TICI 态的形成[3-7],导致I a /I b -c 曲线在cmc 之后随着n ⁃C 4H 9OH 浓度增大而明显下降(图8),这模糊了突跃点使其难以准确辨认.与之相反,溶液中添加不同浓度n ⁃C 4H 9OH 后的I a -c 和λa -c 曲线仍旧保持与纯水溶液中类似的形状(图9),I a -c 始终具有清晰可辨的突跃点,而λa -c 对应的一阶导数曲线也有尖锐的极小点,它们与表面张力法得到的cmc 一致(表1).3结论尽管添加剂(无机盐或醇)影响了增溶在胶团栅栏层中DMABN 的TICT 态,但仍旧可以利用胶团生成的完全不同于纯水溶液相的微环境使I a -c 和λa -c 曲线出现突跃变化来测定cmc.但由于DMABN 的正常激发态(LE 态,对应短波处发射)随环境变化很小,因而反映其相对布居的I a /I b 比值在添加剂影响下出现明显下降,模糊了转折点,不适宜cmc 的测定.在含添加剂溶液中cmc 的测定扩展了DMABN 探针研究表面活性剂性能的适用性.图9DMABN 在SDS 纯水溶液和含n ⁃C 4H 9OH 水溶液中的I a -c (a)和λa -c (b)曲线Fig.9I a (a)and λa (b)as a function of SDSconcentration (c )in aqueous solution in the absenceand in the presence of n ⁃C 4H 9OHThe arrows show the corresponding cmc of SDS in aqueous solution.The dashed curve in (b)is the corresponding derivative variation in the aqueous solution with 0.3mol ·kg -1n ⁃C 4H 9OH and the minimum showsthe cmc.图8DMABN 在SDS 纯水溶液和含n ⁃C 4H 9OH 水溶液中的I a /I b -c 曲线Fig.8Variation of I a /I b of DMABN with SDS concentration (c )in aqueous solution in the absence(○)and in the presence of n ⁃C 4H 9OHC (n ⁃C 4H 9OH)/(mol ·kg -1):◇)0.1;◆)0.3713Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2008Vol.24 References1Lin,C.Y.;Song,L.;Zhao,J.X.Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2007,23(12):1846[林翠英,宋利,赵剑曦.物理化学学报,2007,23(12):1846]2Zhao,G.X.;Zhu,B.Y.Principles of surfactant action.Beijing:Chinese Light Industrial Press,2003:226[赵国玺,朱。