臨界膠束濃度

1、臨界膠束濃度第1頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日實(shí)驗(yàn)主要目的1、了解水溶性表面活性劑、臨界膠束濃度的相關(guān)概念及其意義。2、通過實(shí)驗(yàn)掌握臨界膠束濃度（CMC）的測定 。3、掌握用兩種方法測定十二烷基硫酸鈉水溶液的臨界膠束濃度。（4）、掌握電導(dǎo)儀的使用方法。（5）、掌握用最大氣泡壓法測定表面張力的 原理和技術(shù)。第2頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日實(shí)驗(yàn)原理表面活性劑是一類具有“兩親”性質(zhì)的分子組成的物質(zhì)，其分子由極性和非極性兩部分組成。按離子的類型可分為陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑三大類；當(dāng)表面活性劑溶于水中后，不但定

2、向地吸附在水溶液表面，而且達(dá)到一定濃度時還會在溶液中發(fā)生定向排列而形成膠束(圖1)； 圖1 膠束形成過程示意圖第3頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日隨著表面活性劑在溶液中濃度的增長，球形膠束還可能轉(zhuǎn)變成棒形膠束，以至層狀膠束。如圖2所示。后者可用來制作液晶，它具有各向異性的性質(zhì)。 圖2 膠束的球形結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)第4頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日表面活性物質(zhì)在水中形成膠束所需的最低濃度稱為臨界膠束濃度，以CMC表示。在CMC點(diǎn)上，由于溶液的結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致其物理及化學(xué)性質(zhì)與濃度的關(guān)系曲線出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折，如下圖所示 。 圖3 25時十二烷基硫酸鈉水溶液

3、的 物理性質(zhì)和濃度關(guān)系第5頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日方法一：電導(dǎo)法測定表面活性劑的臨界膠束濃度 此方法的實(shí)驗(yàn)儀器：DDS-307型電導(dǎo)率儀面板示意圖第6頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日DDS-307型電導(dǎo)率儀 1 臺DJS-1C型鉑黑電極 1 支容量瓶(2000mL) 1 只容量瓶(50mL) 12只錐形瓶(50mL) 1 只移液管(5mL) 1 支移液管(10mL) 1 支氯化鉀(分析純)十二烷基硫酸鈉(分析純) 電導(dǎo)水儀器試劑第7頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日實(shí)驗(yàn)步驟一用電導(dǎo)水準(zhǔn)確配制0. 01 mol/

4、dm3 KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液, 并測定其電導(dǎo)率以確定電導(dǎo)池常數(shù)。二稱取2.8838g（2.8875）十二烷基硫酸鈉用電導(dǎo)水準(zhǔn)確配制其0. 020 mol/dm3溶液。分別在錐形瓶配制濃度為0. 002、0.004、0.005、0.006、0. 007、0. 008、0. 009、0. 010、0.011、0. 012、0.013、0. 014mol/dm3的十二烷基硫酸鈉溶液50 ml。三按濃度從稀到濃順序, 用電導(dǎo)率儀測定室溫下的各溶液電導(dǎo)率值, 待電導(dǎo)率儀測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)。用后一個溶液蕩洗前一個溶液的電導(dǎo)池三次以上，每個溶液的電導(dǎo)讀數(shù)三次，取平均值。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后洗凈電導(dǎo)池和電極，并測量水

5、的電導(dǎo)率。 第8頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日實(shí)驗(yàn)記錄與處理 1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄室溫；15.88氣壓；997.8kpac(mo/l) 電導(dǎo) 平均值0.0020.13090.1310.1320.13130.0040.240.240.2390.2396670.0050.2890.2890.2890.2890.0060.3270.330.330.3290.0070.3740.3750.3760.3750.0080.4130.4130.4120.4126670.0090.4380.4390.4390.4386670.010.4880.4870.4870.4873330.011

6、0.5070.5090.5080.5080.012.5360.5350.5350.5353330.0130.5630.5630.5630.5630.0140.6050.6050.6040.604667第9頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日2.數(shù)據(jù)處理：1. 計(jì)算各濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液的電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率。2. 將數(shù)據(jù)列表，做-c圖，由曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)確定臨界膠束濃度CMC值。第10頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日方法二；表面張力法測定水溶液的臨界膠束濃度 實(shí)驗(yàn)原理：利用表面活性劑在水溶液中濃度達(dá)到某一狹窄范圍內(nèi)即臨界膠束濃度時，溶液的許多物理化

7、學(xué)性質(zhì)均發(fā)生突變的特點(diǎn)，通過測定不同濃度所對應(yīng)的濃度表面張力，將lgc做圖，圖中曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對應(yīng)的濃度既為臨界膠束濃度。本實(shí)驗(yàn)利用最大泡壓法測定表面張力來測定水溶液的臨界膠束濃度 第11頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日實(shí)驗(yàn)儀器第12頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日實(shí)驗(yàn)步驟 1就取電導(dǎo)法配置的溶液。2儀器準(zhǔn)備與檢漏 按圖4安裝好實(shí)驗(yàn)儀器，檢查系統(tǒng)是否漏氣。 3測定毛細(xì)管常數(shù) 在測定管中注入蒸餾水，使管內(nèi)液面剛好與毛細(xì)管口相接觸，慢慢打開滴液瓶活塞，嚴(yán)格控制滴液速度，使毛細(xì)管端口510s出一個氣泡，由數(shù)字壓力計(jì)讀出瞬間最大壓差（大約在700-80

8、0Pa之間），記錄最大值，重復(fù)3次，取平均值。 4分別測量不同濃度溶液的表面張力，從稀到濃依次進(jìn)行。每次測量前必須用少量被測液洗滌測定管，尤其毛細(xì)管部分，確保毛細(xì)管內(nèi)外溶液的濃度一致。第13頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日實(shí)驗(yàn)記錄與處理 c(mo/l)0.0020.0040.0050.0060.0070.0080.0090.010.0110.0120.0130.014 最大壓差 平均壓差 毛細(xì)管常數(shù) 表面張力0.520.5210.520.5203339.64E-070.0501679380.470.4720.4730.4716679.64E-070.045475742

9、0.450.450.4540.4513339.64E-070.0435153030.4270.4260.4260.4263339.64E-070.0411049280.4050.4070.4080.4066679.64E-070.0392087670.3910.390.3920.3919.64E-070.0376982650.3830.3850.3830.3836679.64E-070.0369912220.3780.3810.3820.3803339.64E-070.0366698380.3780.3780.3770.3776679.64E-070.0364127320.3780.380.3

10、810.3796679.64E-070.0366055620.3790.3780.3790.3786679.64E-070.0365091470.3770.3780.3790.3789.64E-070.036444871.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄第14頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日2. 數(shù)據(jù)處理：（1）記錄實(shí)驗(yàn)溫度，大氣壓，以及蒸餾水和不同濃度十二烷基硫酸鈉溶液的pmax。（2）查得實(shí)驗(yàn)溫度下純水的表面張力數(shù)據(jù)，求出毛細(xì)管常數(shù)。（3）分別計(jì)算各濃度十二烷基硫酸鈉水溶液的值。（4）以濃度c為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)作 = f(c)圖，連成光滑曲線。第15頁，共20頁，2022年，5月2

11、0日，19點(diǎn)15分，星期日注意事項(xiàng)1. 電極不使用時應(yīng)浸泡在蒸餾水中，用時用濾紙輕輕沾干水分，不可用紙擦拭電極上的鉑黑（以免影響電導(dǎo)池常數(shù)）。2. 配制溶液時，由于有泡沫，所以要保證表面活性劑完全溶解，否則影響濃度的準(zhǔn)確性。3. CMC濃度有一定的范圍。4.控制好滴液瓶的放液速度，水的流速每次均應(yīng)保持一致，盡可能使氣泡呈單泡逸出，以利于讀數(shù)的準(zhǔn)確性。5.數(shù)字微壓差儀上顯示的數(shù)字為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與大氣壓之間的壓差值。要讀取最大壓力差數(shù)值，因?yàn)閜max與毛細(xì)管的半徑r 是對應(yīng)的，只有這樣才能獲得一致的數(shù)據(jù)。第16頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日思考題 1. 若要知道所測得的臨界

12、膠束濃度是否準(zhǔn)確，可用什么實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證之？2. 溶液的表面活性劑分子與膠束之間的平衡同濃度和溫度有關(guān)，試問如何測出其熱能效應(yīng)H值？3. 非離子型表面活性劑能否用本實(shí)驗(yàn)方法測定臨界膠束濃度？若不能，則可用何種方法測之？4. 實(shí)驗(yàn)中影響臨界膠束濃度的因素有哪些？第17頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日思考題答案1答；可以用其他方法驗(yàn)證，如表面張力法、電導(dǎo)法、染料法、增溶作用法、光散射法等。其中表面張力法和電導(dǎo)法比較簡便準(zhǔn)確。2答：溶解的表面活性劑分子與膠束之間的平衡同溫度和濃度有關(guān)，其關(guān)系式可表示為：第18頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日3答：表面張力法既可用于離子型表面活性劑的測定，也可用于非離子型表面活性劑的測定；而電導(dǎo)法只適用于離子型表面活性劑的測定。4答；溫度、濃度、電解質(zhì) 第19頁，共20頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日本次實(shí)驗(yàn)心得 開始接觸 該實(shí)驗(yàn)的時候，還不知道溶液表面膠束濃度 是個什么概念，通過文獻(xiàn)的查找及方案的確定終于理解并知道該通過什么方法測量以及那種方法更好更簡便。通過做實(shí)驗(yàn)的過程能