电导率法测定水溶性表面活性剂的CMC
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
表面活性剂CMC值的测定
物理化学实验报告姓名：学号：指导老师：表面活性张力CMC的测定一、实验目的：1.了解表面活性剂临界胶束浓度的测定原理。
2.掌握临界胶束浓度的测定方法和表面张力仪的使用方法。
3.掌握用电导法测定临界胶束浓度的方法。
二、实验原理：表面活性剂分子：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。
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。
在CMC点，因溶液结构改变，其物理性质，化学性质明显转折。
（表面张力，电导率，渗透压，浊度，光学性质）.作为表面活性剂表面活度的一种量度。
临界胶束浓度小，但激发形成胶束所需浓度小，达到表面饱和吸附的浓度小，改变表面性质所需浓度小。
临界胶束浓度是溶液性质显著变化的“分水岭”。
常用的方法：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Λm-C1/2曲线，由曲线的转折点求出CMC值。
Λm=κ/C Λm（S·m2 /mol），C（mol/L）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成线形关系。
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：HSS-1B数字式超级恒温浴槽、DDS-11A 型电导仪、50mL比色管、11支移液管、电导电极．0.020mol·L-1 十二烷基磺酸钠溶液。
2017级化学工程物理化学实验资料-测定表面活性剂的CMC---电导法
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。
实验项目
一．实验名称
电导法测定表面活性剂的CMC
二．实验目的
（1）掌握电导法测定表面活性剂溶液的临界胶束浓度（CMC）的原理和方法。
（2）了解表面活性剂的特性及胶束形成原理。
三．实验原理
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。分类：按离子类型分为三大类：①阴离子型表面活性剂，如羧酸盐、烷基硫酸盐、烷基磺酸盐等；②阳离子型表面活性剂，主要是胺盐,，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。
（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度。
超纯水电导率为 ms/cm。
七．数据处理
八．思考题
（1）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？若不能可用何种方法。
（2）查阅文献，了解有机物对表面活性剂CMC的影响。
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6__表面活性剂CMC值的测定——电导法
实验6 表面活性剂CMC值的测定——电导法一、实验目的：1、学习并掌握表面活性剂CMC值的电导测定方法；2、了解表面活性剂的性质与应用；3、学习电导法测定十二烷基硫酸钠的cmc，了解表面活性剂的特性及胶束形成原理；4、掌握DDS-11A型电导率仪和恒温槽的使用方法。
二、实验原理：具有明显“两亲”性质的分子，既含有亲油的足够长的烃基，又含有亲水的极性基团。
由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，见图1(a)。
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，形成定向排列的单分子膜，从而使表面自由能明显降低，见图1(c)；二是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，而且在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。
胶束可以成球状、棒状或层状。
形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration, CMC），如图1(b)。
(a) (b) (c)图1CMC是表面活性剂的一种重要量度，CMC越小，则表示这种表面活性剂形成胶束所需浓度越低，达到表面（界面）饱和吸附的浓度越低，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。
比如图2的洗涤去污过程。
目前表面活性剂广泛用于石油、纺织、农药、采矿、食品、民用洗涤等各个领域，具有润湿、乳化、洗涤、发泡等重要作用。
图2 表面活性剂的洗涤原理图由于溶液的结构发生改变，表面活性剂溶液的许多物理化学性质(如表面张力,电导.渗透压,浊度,光学性质等)都会随着胶团的出现而发生突变，原则上，这些物理化学性质随浓度的变化都可以用于测定CMC，常用的方法有表面张力法、电导法、染料法等。
本实验采用电导法来测定表面活性剂的CMC值。
在溶液中对电导有贡献的主要是带长链烷基的表面活性剂离子和相应的反离子，而胶束的贡献则极为微小。
CMC的测定方案
一、实验目的二、实验原理1.电导法离子型表面活性剂由于CMC附近溶液结构的变化导致其电导率发生突变，则通过电导率仪测定不同SDS水溶液的电导率，做出电导率与浓度的关系图，或摩尔电导率对浓度作图，其转折点即为临界胶束浓度。
2.比色法（染料吸附法）三、实验步骤1.电导法(1) 配制储备液。
十二烷基硫酸钠经80℃烘干3小时后，准确称量5.760g，加入500ml蒸馏水溶解，待完全溶解后转移至1000ml容量瓶中，放入超声波清洗仪中超声5min，然后定容至1000ml，再超声5min，此时溶液浓度为0.02 mol/L。
在10支容量瓶中分别移取10、20、30、35、40、45、50、60、70、80ml、0.02 mol/L十二烷基硫酸钠溶液加入到100ml容量瓶中，分别加水定容至100ml，超声5min，配制得到0.002、0.004、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.012、0.014、0.016mol/L的待测溶液，然后分成两组用皮筋扎起后放入30℃恒温槽中恒温15分钟。
(2)将超级恒温槽与恒温电导池接通，调节恒温槽水温至测定所需的温度。
(3)用蒸馏水淌洗电导池和电导电极3次（注意不要直接冲洗电极，以保护铂黑），测量水的电导率。
再用0.002mol/L的十二烷基硫酸钠溶液淌洗3次。
往电导池中倒入适量0.002mol/L的十二烷基硫酸钠溶液，插入电导电极，至少恒温15分钟。
(4)打开电导率仪，将“量程选择”扳倒最大挡，将“校正-测量”扳倒“校正”，将“温度补偿”旋钮调到25℃，根据电极上标明的电极常数，调节“常数校正”旋钮至相应数值。
(4)将“校正-测量”扳倒“测量”位置，调节“量程选择”旋钮，根据仪器显示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。
(5)将“校正-测量”扳倒“校正”位置倒掉电导池中的溶液，用下一个较浓的溶液（0.004）淌洗电导池和电极3次，倒入适量该溶液，插好电极，恒温15分钟，按步骤4和5 测量其电导率。
电导法测定水溶性表面活性剂CMC实验的改进
电导法测定水溶性表面活性剂CMC实验的改进陈玉焕;候安宇;张姝明;张西慧;王桂香【摘要】对实验操作繁琐的水溶性表面活性剂临界胶束浓度的测定做出了改进:使用恒温水浴、改变溶液配置方法和电极使用方法.以上改进使实验测定结果更加准确、可靠;避免了实验操作中大量容量瓶的清洗及润洗,使实验操作更加简单快捷;减少了表面活性剂的用量,降低实验成本;延长了电极的使用寿命,减少仪器设备的损耗.通过本实验改进加深了学生对该实验原理和方法的理解,并引导学生在遇到问题时能用变通的思维方式去寻找更加简单有效的解决方法.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2016(044)006【总页数】3页(P130-132)【关键词】十二烷基硫酸钠;临界胶束浓度;电导率;实验改进【作者】陈玉焕;候安宇;张姝明;张西慧;王桂香【作者单位】河北工业大学,天津 300130;中国石油天然气管道局四公司, 河北廊坊 065000;河北工业大学,天津 300130;河北工业大学,天津 300130;河北工业大学,天津 300130【正文语种】中文【中图分类】O647.2表面活性剂作为一种工业上广泛应用的精细化工产品，具有润湿、乳化、增溶、起泡等作用，以上作用与表面活性剂的临界胶束浓度CMC(critical micelleconcentration)密切相关；同时CMC也是衡量表面活性剂活性强度的重要参数。
因此，CMC的测定具有重要的理论意义和实际意义。
同样，对于化工类的高等院校，表面活性剂CMC的测定已经成为物理化学实验教学中的一个重要内容。
表面活性剂分子具有明显的“两亲”性质，既含有较长的(大于10～12个碳原子)烷基憎水性基团，又含有亲水的极性基团(通常是离子化的)。
因此，表面活性剂分子在较低浓度的水溶液中排列状态如图1(a)所示，一部分表面活性剂分子将自动聚集于表面层，使水和空气的接触面减少；另一部分表面活性剂分子则分散在水中，以单分子或简单的聚集体的形态存在。
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。
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实验八 电导率法测定水溶性表面活性剂的CMC
一、目的要求
1.了解表面活性的特性及胶束形成原理；
2.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
由具有明显“两亲”性质的分子组成的物质称为表面活性剂。
这一类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（离子化的）。
如肥皂和各种合成洗涤剂等。
表面活性剂分子都是由极性和非极性两部分组成的，若按离子的类型分类，可分为三类：
1、阴离子型表面活性剂：如羥酸盐（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，如十六烷基三甲基溴化胺、十二烷基二甲基叔胺（RN（CH3）2HCl）和十二烷基二甲基氯化胺（RN（CH3）2Cl）。
3、非离子型表面活性剂：如聚氧乙烯类（R-O-（CH2CH2O）nH）。
表面活性剂溶入水中后，为使自己成为溶液中的稳定分子，有可能采取两种途径：一是把亲水基留在水中，亲油基伸向空气或油相；二是让表面活性剂的亲油基团相互靠在一起，以减少亲油基于水的接触面积。
前者就是表面活性分子吸附在表面上，其结果是降低界面张力，形成定向排列的单分子膜，后者就是形成胶束：
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的溶
于水中。
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(critical micelle concentration)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、电导率、渗透压、浊度、光学性质等）与浓度的关系曲线出现明显转折。
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。
因此，表面活性剂的大量研究工作都与各种体系CMC 的测定有关。
本实验利用DDS-12 型电导率仅测定不同浓度的十二烷基苯磺酸钠水溶液的电导率（或摩尔电导率），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。
三、仪器 试剂
DDS-12A 电导率仪 (附K=1.0电极) 1台
电导池 1只
超级恒温槽 1套
10.00mol·m -3KCl; 十二烷基硫酸钠溶液（分析纯）
四、实验步骤
1. 测电导池常数l A
(1) 将恒温槽温度调至(25.0±0.1)℃，按图所示使恒温水流经电导池夹层。
(2)按[ON/OFF]键打开电源开关，按[SET]键电导电极规格常数（左侧中间）：按▲或▼使电导电极规格常数为K=1.0；在按[SET]键完成电导电极规格常数设置、并使电极常数闪烁显示。
（3）倾去电导池中去离子水(电导池不用时，应把铂黑电极浸在去离子水中，以免干燥致使表面发生改变)，将电导池和铂电极用少量的KCl 标准溶液如
10.00mol·m -3（每升溶液含KCl 0.74365g; 25℃时1408/KCl S cm κμ=）溶
液洗涤2～3次后，装入10.00mol·m -3KCl 溶液，恒温5min 后.
（4）按▲或▼使仪器显示的电导率数值与10.00mol·m -3KCl 标准溶液的电导率一致，此时显示屏下方闪烁显示的数值即为所用电导池的
电导池常数1408/KCl S cm κμ=l A
值。
2. 取已在80℃下烘干3h 的十二烷基硫酸钠，用电导水分别配制0.002、0.004、0.006、0.008、0.009、0.010、0.012、0.0 mol/L 的十二烷基硫酸钠溶液各100mL 。
3. 用电导率仪从稀到浓分别测定上述各溶液的电导率。
（1）倒去KCl 溶液、用水洗涤并用待测液清洗电导电极和测试管，加入待测液、按[SET]键, 用▲或▼键使仪器显示K=1.0，按[SET]键使电导池常数闪烁 。
按▲或▼使电导池常数与上述测得的
l A 值相同，再按[SET]键完成电导池常数设置。
（2）按[MODE]进入电导率测试状态（S 态），显示所测溶液的电导率。
（3）其它溶液的电导率同法测量。
4. 实验结束后用去离子水洗净电导池和电极，并且测量所用水的电导率。
五、数据记录与处理
1. 室温 ℃ 实验温度 ℃ C/mol .L -1 0.0020.004 0.0060.0080.0090.0100.0120.014 0.016 0.0180.020κ/ S .m -1
- --+
2.作电导率（或摩尔电导率）与浓度的关系图.
3. 从图中转折点出找出临界胶束浓度CMC(文献值40℃，C 12H 25SO 4Na 的CMC 为
8.7×10-3mol ／L)。