表面活性劑原理

1、臨界膠束濃度CMC的測定設計實驗的方案 班級：1285031 學號：20 姓名：裴海睿 室溫 大氣壓 實驗日期： 前言表面活性劑： 加入很少量時會顯著降低溶液的表面張力，改變體系的表面狀態(tài)，從而產(chǎn)生潤濕、乳化、起泡、增溶等一系列作用，這些物質(zhì)稱為表面活性劑。表面活性劑原理：通過分子中不同部分分別對于兩相的親和，使兩相均將其看作本相的成分，分子排列在兩相之間，使兩相的表面相當于轉(zhuǎn)入分子內(nèi)部。從而降低表面張力。由于兩相都將其看作本相的一個組分，就相當于兩個相與表面活性劑分子都沒有形成界面，就相當于通過這種方式部分的消滅了兩個相的界面，就降低了表面張力和表面自由能。表面活性劑的作用：表面活性劑具有洗

2、滌、潤濕、滲透、分散、乳化、破乳、增溶、起泡、消泡、潤滑、減摩、柔軟、防靜電、防銹、防腐蝕、勻染、殺菌、增稠等各方面的作用和功能。 表面活性劑的應用：除大量用于合成洗滌劑和化妝品工業(yè)外, 還表面活性劑的廣泛應用于紡織、印染、造紙、皮革、食品、醫(yī)藥、石油、化纖、塑料、農(nóng)藥、涂料、染料、化工、采礦、選礦、農(nóng)業(yè)等各個領(lǐng)域。表面活性劑素有“ 工業(yè)味精” 之稱?？梢哉f, 潤濕、滲透、分散都與表面活性劑的表面張力的降低有關(guān), 只是側(cè)重有所不同。表面活性劑的意義：表面活性劑是從20 世紀50 年代開始隨著石油化工業(yè)的飛速發(fā)展而興起的一種新型化學品，是精細化工的重要產(chǎn)品，享有“工業(yè)味精”的美稱。它幾乎滲透到一

3、切技術(shù)經(jīng)濟部門。當今，表面活性劑產(chǎn)量大，品種逾萬種。隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展以及科學技術(shù)領(lǐng)域的開拓，表面活性劑的發(fā)展更加迅猛，其應用領(lǐng)域從日用化學工業(yè)發(fā)展到石油、食品、農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生、環(huán)境、新型材料等技術(shù)部門。但在表面活性劑給人們生活、給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來極大方便的同時，也給環(huán)境帶來了污染，因此，研究表面活性劑發(fā)展及其趨勢，對表面活性劑工業(yè)，乃至我國整體工業(yè)經(jīng)濟有著非常重要作用和意義。測定CMC的原理和方法：溶解度法測定原理：由于表面活性劑具有兩親結(jié)構(gòu)，故其加入到藥液中，使某些不溶或微溶于水的有機化合物的溶解度顯著增加。研究表明，被增溶的物質(zhì)(如碳氫化合物)溶解于膠束內(nèi)部增水基團集中的地方，致使密度顯著增加

4、。以溶液的溶解度S對表面活性劑濃度c做圖，由S-c曲線上出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點，該點對應的濃度值即為表面活性劑的CMC值。對溶液顏色較深的藥液，可直接用測溶解度的方法求CMC；對顏色較淺的制劑，為提高靈敏度，可用顏色變化求溶解度,再由S-c關(guān)系圖求得CMC。方法：先在藥液中加入不溶于水的固體染料，然后由小到大改變表面活性劑的濃度，達CMC后染料的溶解度急劇增加,則整個溶液呈染料的顏色。如果染料的加入對CMC較小的表面活性劑的CMC測定有影響時，可用烴類代替染料。因為在稀表面活性劑溶液中(，烴類一般不溶或不隨濃度改變;但當表面活性劑濃度超過CMC時，溶解度急劇增加，其值大小可用光散射光度計測定溶液的濁度變化

5、而確定。大多數(shù)的測定是用436nm或546nm汞線進行的。紫外分光光度法測定原理：不同的溶液有不同的特征譜，將待測樣品配成一定濃度的溶液，測得不同濃度下的紫外吸收波長max,繪制maxc曲線,曲線轉(zhuǎn)折點處的濃度即為表面活性劑的CMC值。該方法的關(guān)鍵是尋找一種理想的光度探針,其max對表面活性劑聚集體微環(huán)境下的性質(zhì)要很敏感,其敏感性越強，對CMC的測定越可靠。表面活性劑濃度高于CMC時，探針增溶于膠束內(nèi)核的碳氫環(huán)境中，探針的最大吸收波長max接近于其在正辛烷中的值,而濃度低于CMC時，max值接近于其在水中的值。紫外吸收范圍內(nèi)，探針在不同表面活性劑濃度時的最大吸收波長max對表面活性劑濃度的曲線

6、轉(zhuǎn)折點即為CMC。電導法測AES的臨界膠束濃度及溫度對其影響實驗原理： 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 濃度時還會在溶液中發(fā)生定向排列而形成膠束 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。后者可用來制作液晶，它具有各向異性的性質(zhì)。 4、膠束的球形結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)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

7、液的結(jié)構(gòu)改變導致其物理及化學性質(zhì)與濃度的關(guān)系曲線出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折，如下圖所示25時AES水溶液的物理性質(zhì)和濃度關(guān)系。 25時AES水溶液物理性質(zhì)和濃度的關(guān)系 5、本實驗通過測定不同濃度AES水溶液的電導值，作電導率-濃度關(guān)系圖，由圖中的轉(zhuǎn)折點即可求出AES水溶液在該溫度下的臨界膠束濃度。實驗儀器和藥品：DDS-320型電導率 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 （10mL) 1 支 KCL、AES 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0.01mol/L

8、KCl標準溶液; 3、AES在80烘干烘干，3小時后，用電導水或重蒸餾水準確配成0.020mol/L的溶液; 4、預熱恒溫水浴; 5、將0.020mol/L的AES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0.020mol/L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 8、溫度對AES臨界膠束濃度影響，改變溫度，重復上述操作，對比數(shù)據(jù)，比較不同溫度下臨界膠束濃度是否有改變 9、數(shù)據(jù)處理參考文獻 1.趙國璽.表面活性劑作用原理M.北京:中國輕工業(yè)出版社,2003:67-72