臨界膠束濃度(CMC)的測(cè)定

1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 掌握用電導(dǎo)法測(cè)定表面活性劑 CMC 的方法（2） 掌握電導(dǎo)率儀的使用二、實(shí)驗(yàn)原理SAA 溶液的許多物化性質(zhì)隨著膠束的形成而發(fā)生突變，因此臨界膠束濃度（CMC）是 SAA 表面活性的重要量度之一。測(cè)定 CMC,掌握影響 CMC 的因素對(duì)于深入研究 SAA 的物理化學(xué)性質(zhì)十分重要。CMC 是在一定溫度下某 SAA 形成膠束的最低濃度。通常以 mol/L 或 g/L 表示之。一般離子 SAA的 CMC 大致在 10-2-l0-3mol/L 之間，非離子 SAA 的 CMC 則在 10-4mol/L 以下，CMC 是衡量 SAA的表面活性和 SAA 應(yīng)用中的一個(gè)重要物理量。因?yàn)?C

2、MC 越小，則表示此種 SAA 形成膠束所需濃度越低，因此改變表面性質(zhì)，起到潤(rùn)濕，乳化，增溶，起泡等作用所需的濃度也越低。右圖表面一典型的 SAA 水溶液的物理化學(xué)性質(zhì)隨 C 變化的關(guān)系。可明顯看出：在所有物理性質(zhì)的變化中皆有一轉(zhuǎn)折點(diǎn)。而此較轉(zhuǎn)折點(diǎn)又都在一個(gè)不大的范圍內(nèi)；這就說(shuō)明表面現(xiàn)象（表面張力及界面張力隨濃度變化有轉(zhuǎn)折點(diǎn)）。與內(nèi)部性質(zhì)（如當(dāng)量電導(dǎo)、滲透壓、以及去污濁度等）有統(tǒng)一的內(nèi)在聯(lián)系。離子型 SAA 是由親水的無(wú)機(jī)離子和親油的有機(jī)離子構(gòu)成的離子化合物，如同典型的無(wú)機(jī)鹽一樣，其在稀水溶液中分別以正負(fù)離子形式存在。因而在稀水溶液中，電導(dǎo)率隨 C 上升，但到達(dá)一定濃度后，出現(xiàn)一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，直線逐

3、漸變緩。三、實(shí)驗(yàn)儀器、藥品儀器：電導(dǎo)率儀燒杯（100ml、7 個(gè)）溫度計(jì)（2 支）容量并 2（250ml,7 只）藥品：SAA（1631）、蒸儲(chǔ)水四、實(shí)驗(yàn)步驟1、分別配制 1631 的水溶液濃度為：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 250ml2、將其在 25C、30C、35c 恒溫 f 測(cè)定各溶液的電導(dǎo)率(由稀-濃)-取 3 次測(cè)量值的平均值3、作 K-C 曲線4、由 K-C 曲線求不同 t 下的 CMC 值五、藥品常數(shù)十六烷基三甲基澳化鏤(1631):是陽(yáng)離子

4、SAA、分子式：C16H33(CH3)3NBr分子量：364.446 熔點(diǎn)：250-237C,水溶性：13g/L(20C)性質(zhì)：呈白色或淺黃色結(jié)晶至粉末狀，易溶于異丙醇、可溶于水、振蕩時(shí)產(chǎn)生大量泡沫，具有優(yōu)良的滲透、柔化、抗靜電、生物降解性及殺菌消毒等功能。用途：橡膠、硅油和瀝青乳化劑、纖維的抗靜電劑，護(hù)發(fā)素的調(diào)理劑、相轉(zhuǎn)移催化劑、乳液起泡劑、表面活性劑六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、準(zhǔn)確稱取 1631 藥品，應(yīng)用已洗凈、干燥的燒杯，并編好號(hào)碼；稱取得物質(zhì)質(zhì)量應(yīng)與各濃度對(duì)應(yīng)，偏差不應(yīng)太大。2、配制個(gè)溶液時(shí)，應(yīng)先在燒杯中加入較少量的水將 1631 溶解，后移入容量瓶中定容3、 恒溫時(shí)， 各溫度段范圍內(nèi)偏差不

5、應(yīng)0.5C 且測(cè)量溫度時(shí)最好用同一支溫度計(jì)且測(cè)定試樣的溫度為準(zhǔn)。裝試樣的燒杯也應(yīng)先洗凈、干燥。4、數(shù)據(jù)應(yīng)用 Origin 軟件處理，準(zhǔn)確度較高。5、使用電導(dǎo)率儀時(shí)，應(yīng)按使用說(shuō)明使用，測(cè)不同溫度下的試劑，都要牢記調(diào)節(jié)溫度和常數(shù)。6、測(cè)電導(dǎo)率時(shí)，應(yīng)從稀濃度試樣依次測(cè)到高濃度試劑，可減少濃度的影響，還可節(jié)約時(shí)間。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析（一）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：十六烷基三甲基澳化鏤（1631）:M=364.446g/mol則有各編號(hào)的試樣濃度：C=n/V=m/（MV）,M=364.446,V=0.250L試樣濃度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)原始數(shù)據(jù)表；通過(guò)作 K-C 曲線（K 為三次電導(dǎo)率測(cè)定的平均值），如各溫度下的 K-C

6、 圖可得：25c 時(shí)，1631 水溶?夜的 CMC9.276736X10-4mol/L30c 時(shí)，1631 水溶?夜的 CMCJ9.441135X10-4mol/L35c 時(shí)，1631 水溶?夜的 CMCJ9.636459X10-4mol/L（二）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析（1） 從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和 K-C 圖可看出，在所測(cè)得系列稀溶液中，電導(dǎo)率隨 1631 的濃度增加而上升，但達(dá)到一定濃度（CMC 后，電導(dǎo)率上升的趨勢(shì)逐漸變緩；同一濃度下，不同溫度時(shí)，電導(dǎo)率之間沒(méi)有明顯規(guī)律。（2） 從 CMC 溫度圖中，可得。溫度升高，CMO 升高。八、思考題1、或臨界膠束濃度的方法還有哪些？對(duì)同一種 SAA,用不同的方法測(cè)出

7、的 CMO 否相同？為什么？答：求 CMC 勺方法還有：表面張力法、染料增溶法、光散射法等。、對(duì)于同一種 SAA 用不同的方法測(cè)出的 CMC1 不相同，因?yàn)?SAA 的一些物理化學(xué)性質(zhì)有膠束形成前后發(fā)生突變，可以借助此類變化來(lái)做 SAA 的 CMCW 在，但是不同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，對(duì) SAA濃度的變化的響應(yīng)范圍和靈敏度有所不同，從而會(huì)導(dǎo)致用不同方法測(cè)同一物質(zhì)的 CMM 相同。2、有些表面活性劑水溶液的濃度一一電導(dǎo)率曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明項(xiàng)，如何求出 CMC答：從數(shù)據(jù)和 K-C 圖中可知，電導(dǎo)率隨 SAA 的濃度增大而上升，但達(dá)到一定濃度后，（大致處于曲線的第 4-5 點(diǎn)之間），直線逐漸變緩，即電導(dǎo)

8、率上升的趨勢(shì)變緩，可用 Origin 軟件,作 2,3,4 三點(diǎn)連線的趨勢(shì)延長(zhǎng)線，和 5,6,7 三點(diǎn)連線的趨勢(shì)延長(zhǎng)線，兩趨勢(shì)延長(zhǎng)直線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的 SAA 濃度即為該 SAA 在該 T 下的 CMC3、表面活性劑在水溶液中為什么產(chǎn)生正吸收？答：若溶質(zhì)在溶液表面層的濃度大于其在溶液體內(nèi)的濃度時(shí)，則稱發(fā)生正吸附，也就是表面活性劑在溶液表面層聚集的現(xiàn)象一一正吸附因?yàn)?SAA 具有兩親結(jié)構(gòu)（親水基、疏水基），當(dāng) SAA 溶解在水中時(shí)，SAA 分子會(huì)現(xiàn)在水溶液的表層聚集，親水親朝向水溶液中，疏水基朝向空氣，當(dāng) SAA 濃度較低時(shí)，SAA 幾乎完全集中在溶液表層形成單分子層，降低溶液表面層的表面張力，從

9、而產(chǎn)生了正吸附4、臨界膠束濃度與那些因素有關(guān)？答：（1）結(jié)構(gòu)因素：碳鏈的長(zhǎng)度，CMC 隨疏水基碳鏈的增長(zhǎng)而降低，支鏈的影響，當(dāng)疏水基連結(jié)構(gòu)有支鏈存在，CMC 增大；親水基的種類：親水基的急性增大，CMC 也增大:-SOsNa,-SO4Na-COONa,-PO4Na-O-,-OH;親水基多，CMC 增大極性基團(tuán)的溫志：極性基團(tuán)越靠近 C 鏈中間位置， CMC 越大， 混合 SAA,由于分子間相互作用產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)， 其 CMC 較單一 SAA的低（3） 環(huán)境因素：T:對(duì)離子型 SAA,T 升高，CMC 升高，反離子價(jià)數(shù)及極性電解質(zhì)，在離子型SAA 中，加電解質(zhì)，一方面有同離子效應(yīng)，中和一部分電荷，另外降少水化率，使 CMC 下降，長(zhǎng)鏈有機(jī)物：加入長(zhǎng)鏈的有機(jī)物（如醇、酰胺等），能吸附在膠束多層，減少膠束化所需的功，減少離子在膠束中的斥力。水結(jié)構(gòu)改進(jìn)齊 I： （如尿素、乙醇，甲酰胺等），能破壞水結(jié)構(gòu)，使 CMC 增大。九、心得體會(huì)1、在實(shí)驗(yàn)中，烘干燒杯是為了減少因?yàn)樯倭克輰?duì)已配的溶液稀釋而引起的誤差，因?yàn)榇藢?shí)驗(yàn)是通過(guò)測(cè)不同濃度的 SAA 的電導(dǎo)率來(lái)求 CMC;在測(cè)電導(dǎo)率 K 時(shí)，應(yīng)從稀濃度依次測(cè)到高濃度溶液，其間電極不用洗凈如潤(rùn)洗，因?yàn)閺牡偷礁邼舛葧r(shí)低濃度液體對(duì)高濃度液體的稀釋很少，可忽略不計(jì)，又可節(jié)約實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間。2、同一溫度下，1631 的濃度越大，K 就越大