大學物理化學實驗報告電導法測定水溶性表面活性劑的臨界膠束濃度

1、物理化學實驗報告院系班級化學化工學院化學 061學號 13姓名沈建明實驗名稱 電導法測定水溶性表面活性劑的臨界膠束濃度日期 2009.5.10同組者姓名史黃亮室溫 25成績氣壓 101.1 kpa一、目的和要求1. 了解表面活性劑的特性及膠束形成原理；2. 掌握電導率儀的使用方法 ；3. 用電導法測定十二烷基硫酸鈉的臨界膠束濃度。二、基本原理1. 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；2. 當表面活性劑溶于水中后，不但定向地吸附在水溶液表面，而且達到一定 濃度時還

2、會在溶液中發(fā)生定向排列而形成膠束(圖 1)；3. 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)4. 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 點上，由于溶液的結(jié)構(gòu)改變導致其物理及化學性質(zhì)與濃度的 關系曲線出現(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的物理性質(zhì)和濃度關系5. 本實驗通過測定不同濃度的十二烷基磺酸鈉水溶液的電導值，作電導率 - 濃度關系圖，由圖中的轉(zhuǎn)折點即可求出十二烷基磺酸鈉水溶液在該溫度下

3、的臨界膠束濃度。三、儀器、試劑dds-320 型電導率儀 1 臺djs-1c 型鉑黑電極 1 支sc-15a 數(shù)控超級恒溫槽 1 臺容量瓶(50ml) 3 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)蒸餾水四、實驗步驟1. 了解和熟悉 dds-320 型電導率儀的構(gòu)造和使用注意事項;2. 用電導水或重蒸餾水準確配制 0.01moll-1 的 kcl 標準溶液(由老師配 制)；3. 十二烷基硫酸鈉在 80 烘干 3 小時后，用電導水或重蒸餾水準確配成 0.020moll-1 的溶液(由老師配制)；4. 預熱恒溫水??；5. 將 0.020moll-1

4、 的十二烷基硫酸鈉溶液準確稀釋成濃度為 0.002 、 0.004、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.012、0.014、0.016、 0.018 和 0.020 moll-1 的溶液各 50ml(由于容量瓶有限，以三個濃度的 溶液為一組，分四組完成)；6. 用電導儀從稀到濃分別測定上述各溶液的電導率 (用后一個溶液蕩洗存放 過前一個溶液的電極及容器 3 次以上，各溶液測定前需恒溫 10min);7. 每個溶液的電導率讀數(shù) 3 次，取平均值；五、原始數(shù)據(jù)t=25p=101.1 kpa濃度/mol l-1g /ms1g /ms2g /ms3g /ms平均0.0020

5、.1629 0.1630 0.16310.16300.0040.0060.0070.0080.0090.0100.0120.0140.0160.0180.0200.3080.4270.4830.5420.5880.6370.7090.7930.8710.9641.0270.3090.4280.4840.5420.5880.6370.7090.7930.8710.9641.0270.3090.4290.4860.5430.5890.6370.7100.7930.8720.9651.0270.3090.4280.4840.5420.5880.6370.7090.7930.8710.9641.027

6、備注：0.002 mol l-1下的讀數(shù)單位本為s，此處已換算六、數(shù)據(jù)處理g平均/ms1.201.000.800.600.400.200.000.000 0.003 0.006 0.009 0.012 0.015 0.018 0.021圖（一）因為實驗所得結(jié)果的轉(zhuǎn)折點不明顯，采用如下方法：先從圖（一）粗略估計出轉(zhuǎn)折點在濃度為 0.009 moll-1處，在用 excel 以0.009moll-1 點為轉(zhuǎn)折點畫出兩條直線，再根據(jù)所得方程求解轉(zhuǎn)折點濃度（近 似估計）。電導-濃度導電1.21.00.80.60.40.20.0y = 40.206x + 0.23y = 60.725x + 0.0548

7、0.000 0.003 0.006 0.009 0.012 0.015 0.018 0.021濃度圖（二）解得 cmc十二烷基硫酸鈉,20 = 8.53810-3moll-1與文獻值的 cmc十二烷基硫酸鈉,40 = 8.710-3 moll-1 相比偏差不是很大。七、思考題1. 若要知道所測得的臨界膠束是否準確，可用什么實驗方法驗證之？答：可以通過其他試驗方法測定同溫度下的 cmc，比較檢驗該方法測得的 cmc 是否準確。如表面張力法或紫外光譜法等。2. 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，其關系式可 表示為：d ln c dhcmc =-dt 2rt2試問如何測出其熱效應

8、值？答：通過測定不同溫度下的臨界較束濃度，在繪制 d ln c dt 曲線即可cmc求出h。3. 非離子型表面活性劑能否用本實驗方法測定臨界膠束濃度？為什么？若 不能，則可用何種方法測定？答：不能，因為本實驗時采用電導法測電導與濃度變化關系的轉(zhuǎn)折點來確 定臨界膠束濃度，非離子型表面活性劑可導電的離子少，不能用電導 法測，可以用表面張力和滲透壓法測。八、實驗總結(jié)該實驗操作和數(shù)據(jù)處理較簡單，原理部分也較容易理解，因此在試驗過程中 沒有遇到難處。希望老師以后可以講解些其他測定物質(zhì) cmc 的方法。九、注意事項1. 稀釋十二烷基硫酸鈉溶液時，應防止振搖猛烈，產(chǎn)生大量氣泡影響測定； 2. 測定時, 可用電導電極攪拌溶液的同時測定電導率, 直至電導率