大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告電導(dǎo)法測(cè)定水溶性表面活性劑的臨界膠束濃度

1、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告院系班級(jí)學(xué)號(hào)姓名化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)06113沈建明實(shí)驗(yàn)名稱電導(dǎo)法測(cè)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25C氣壓1011kPa成績(jī)一、目的和要求了解表面活性劑的特性及膠束形成原理；掌握電導(dǎo)率儀的使用方法；用電導(dǎo)法測(cè)定十二烷基硫酸鈉的臨界膠束濃度二、基本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(yáng)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，不但定向地吸附在水溶液表面，而且達(dá)到一定濃度時(shí)還會(huì)在溶液中發(fā)生定向排列而形成膠束（圖1）；隨著表面活性

2、劑在溶液中濃度的增長(zhǎng)，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(lái)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)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)與濃度的本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定不同濃度的十二烷基磺酸鈉水溶液的電導(dǎo)值，作電導(dǎo)率-濃度關(guān)系圖，由圖中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即可求出十二烷基磺酸鈉水溶液在該溫度下的臨界膠束濃度。三、儀器、試劑DDS-320型電導(dǎo)率儀1臺(tái)DJS-1C型鉑黑電極1支SC-15A數(shù)控超級(jí)恒溫槽1臺(tái)容量瓶(50mL)3只移液管(5mL)1支移液管（10mL）1支氯化鉀（分析純

3、）十二烷基硫酸鈉（分析純）蒸餾水四、實(shí)驗(yàn)步驟了解和熟悉DDS-320型電導(dǎo)率儀的構(gòu)造和使用注意事項(xiàng)；用電導(dǎo)水或重蒸餾水準(zhǔn)確配制0.OlmolL-1的KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液（由老師配制）；十二烷基硫酸鈉在80C烘干3小時(shí)后，用電導(dǎo)水或重蒸餾水準(zhǔn)確配成0.020molL-1的溶液（由老師配制）；預(yù)熱恒溫水??；將0.020molL-1的十二烷基硫酸鈉溶液準(zhǔn)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0.020molL-1的溶液各50ml（由于容量瓶有限，以三個(gè)濃度的溶液為一組，分四組完成）；用電導(dǎo)儀從稀到濃

4、分別測(cè)定上述各溶液的電導(dǎo)率（用后一個(gè)溶液蕩洗存放過(guò)前一個(gè)溶液的電極及容器3次以上，各溶液測(cè)定前需恒溫10min）;每個(gè)溶液的電導(dǎo)率讀數(shù)3次，取平均值；五、原始數(shù)據(jù)T=25CP=101.1kPa濃度/molL-iG/msG/msG/msG/ms123平均0.0020.16290.16300.16310.16300.0040.3080.3090.3090.3090.0060.4270.4280.4290.4280.0070.4830.4840.4860.4840.0080.5420.5420.5430.5420.0090.5880.5880.5890.5880.0100.6370.6370.637

5、0.6370.0120.7090.7090.7100.7090.0140.7930.7930.7930.7930.0160.8710.8710.8720.8710.0180.9640.9640.9650.9640.0201.0271.0271.0271.027備注：0.002molL-i下的讀數(shù)單位本為us,此處已換算六、數(shù)據(jù)處理圖（一）因?yàn)閷?shí)驗(yàn)所得結(jié)果的轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明顯，采用如下方法：先從圖（一）粗略估計(jì)出轉(zhuǎn)折點(diǎn)在濃度為0.009molL-i處，在用EXCEL以0.009molL-1點(diǎn)為轉(zhuǎn)折點(diǎn)畫出兩條直線，再根據(jù)所得方程求解轉(zhuǎn)折點(diǎn)濃度（近似估計(jì)）。電導(dǎo)-濃度濃度圖（二）解得CMC十二烷基硫酸鈉，

6、20=8.538X10-3molL-1與文獻(xiàn)值的CMC十二烷基硫酸鈉,40。=8.7X10-3molL-i相比偏差不是很大。七、思考題若要知道所測(cè)得的臨界膠束是否準(zhǔn)確，可用什么實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證之？答：可以通過(guò)其他試驗(yàn)方法測(cè)定同溫度下的CMC，比較檢驗(yàn)該方法測(cè)得的CMC是否準(zhǔn)確。如表面張力法或紫外光譜法等。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：dIncAHCMC=dT2RT2試問(wèn)如何測(cè)出其熱效應(yīng)值？答：通過(guò)測(cè)定不同溫度下的臨界較束濃度，在繪制dInc-dT曲線即可CMC求出AH。非離子型表面活性劑能否用本實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定臨界膠束濃度？為什么？若不能，則可用何種方法測(cè)定？答：不能，因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)時(shí)采用電導(dǎo)法測(cè)電導(dǎo)與濃度變化關(guān)系的轉(zhuǎn)折點(diǎn)來(lái)確定臨界膠束濃度，非離子型表面活性劑可導(dǎo)電的離子少，不能用電導(dǎo)法測(cè)，可以用表面張力和滲透壓法測(cè)。八、實(shí)驗(yàn)總結(jié)該實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理較簡(jiǎn)單，原理部分也較容易理解，因此在試驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有遇到難處。希望老師以后可以講解些其他測(cè)定物質(zhì)CMC的方法。九、注意事項(xiàng)稀釋十二烷基硫酸鈉溶液時(shí)，應(yīng)防止振搖猛烈，產(chǎn)生大量氣泡影響測(cè)定；測(cè)定時(shí),可用電導(dǎo)電極攪拌溶液的同時(shí)測(cè)定電導(dǎo)率,直至電導(dǎo)率不再變化后記錄數(shù)據(jù)；每次