复旦大学：《大学基础化学——物理化学与仪器分析实验》PPT教学课件_电导法测定水溶性表面活性剂临界胶束浓度

电导法测定水溶性表面 活性剂临界胶束浓度 Critical micelle concentration of soluble Surfactant Determined by Conductometric Method E

电导法测定水溶性表面 活性剂临界胶束浓度 ─Critical Micelle Concentration of Soluble Surfactant Determined by Conductometric Method

目的要求 ◇掌握电导法测定表面活性剂溶液的临界胶束 浓度(CMC)的原理和方法 了解表面活性剂的特性及胶束形成原理

目的要求 ❖掌握电导法测定表面活性剂溶液的临界胶束 浓度（CMC）的原理和方法 ❖了解表面活性剂的特性及胶束形成原理

实验原理 在表面活性剂溶液浓度很稀时,当浓度增大到一定 表面活性剂离子或分子将发生缔合,形成胶束(或称胶团)。 对于某表面活性剂,其溶液开始形成胶束的浓度称为该表面 活性剂的临界胶束浓度( critical micelle concentration),简 称CMC。 由于表面活性剂溶液的许多物理化学性质随着胶束的形成 而发生突变,故将CMC看作表面活性剂大小的量度。因此 测定CMC,掌握影响CMC的因素,对于深入研究表面活性 剂的物理化学性质是至关重要的

实验原理 在表面活性剂溶液浓度很稀时，当浓度增大到一定值时， 表面活性剂离子或分子将发生缔合，形成胶束（或称胶团）。 对于某表面活性剂，其溶液开始形成胶束的浓度称为该表面 活性剂的临界胶束浓度（critical micelle concentration），简 称CMC。 由于表面活性剂溶液的许多物理化学性质随着胶束的形成 而发生突变，故将CMC看作表面活性剂大小的量度。因此， 测定CMC，掌握影响CMC的因素，对于深入研究表面活性 剂的物理化学性质是至关重要的

实验原理 测定CMC的方法很多,原则上只要使溶液物理化学性质随着表酝 剂溶液浓度在CMC处发生突变,都可以利用来测定CMC,常用的测定的 方法有以下四种: 、电导法 利用离子型表面活性剂水溶液电导率随浓度的变化关系,从电导率(K) 对浓度(c)曲线或摩尔电导率A-√c曲线上转折点求CMC。此法仅 对离子型表面活性剂适用而对CMC值较大,表面活性低的表面活性剂因 转折点不明显而不灵敏 2、表面张力法 测定不同浓度下表面活性剂溶液的表面张力,在浓度达到CMC时发生转 折。以表面张力()和表面活性剂溶液浓度的对数(lg)作图,由曲线 的转折点来确定CMC。 3、染料法 基于有些染料的生色有机离子吸附于胶束之上,其颜色发生明显的改变 故可用染作用靠示剂,测定最大吸收光谱的变化来确定临界胶束浓度

实验原理 测定CMC的方法很多，原则上只要使溶液物理化学性质随着表面活性 剂溶液浓度在CMC处发生突变，都可以利用来测定CMC，常用的测定的 方法有以下四种： 1、电导法 利用离子型表面活性剂水溶液电导率随浓度的变化关系，从电导率（к） 对浓度（c）曲线或摩尔电导率 曲线上转折点求CMC。此法仅 对离子型表面活性剂适用而对CMC值较大，表面活性低的表面活性剂因 转折点不明显而不灵敏。 2、表面张力法 测定不同浓度下表面活性剂溶液的表面张力，在浓度达到CMC时发生转 折。以表面张力（σ）和表面活性剂溶液浓度的对数（lgc）作图，由曲线 的转折点来确定CMC。 3、染料法 基于有些染料的生色有机离子吸附于胶束之上，其颜色发生明显的改变， 故可用染料作用指示剂，测定最大吸收光谱的变化来确定临界胶束浓度

实验原理 4、增溶法 利用表面活性溶液对有机物增溶能力随浓度的变化,在CMC 处有明显的改变来确定 本实验采用电导法测定表面活性剂溶液的临界胶束浓度 对于般电解质溶液,其导电能力由电导G,即电阻的倒数 (1/R)来衡量。若所用电导管电极面积为A,电极间距为L 用此管测定电解质溶液电导,则 G=-=K R 式中:K是A=1m2、L=1m的电导,称作比电导或电导率 其单位为92m1;LA称作电导常数

实验原理 ４、增溶法 利用表面活性溶液对有机物增溶能力随浓度的变化，在CMC 处有明显的改变来确定 本实验采用电导法测定表面活性剂溶液的临界胶束浓度。 对于一般电解质溶液，其导电能力由电导Ｇ，即电阻的倒数 （1/R）来衡量。若所用电导管电极面积为Ａ，电极间距为Ｌ， 用此管测定电解质溶液电导，则 式中：к是Ａ＝1m2 、L＝1m的电导，称作比电导或电导率， 其单位为Ω-1·m-1；L/A称作电导常数

实验原理 A=A-A√c ∧随电解质浓度而变,对强电解质的稀溶液,A为浓度无限 稀时的摩尔电导,A为常数。 对于离子型表面活性剂溶液,当溶液浓度很稀时,电导的 变化规律也和强电解质一样;但当溶液浓度达到临界胶束浓 度时,随着胶束的生成,电导率发生改变,摩尔电导出现转 折,这就是电导法测CMC的依据

实验原理 Λ随电解质浓度而变，对强电解质的稀溶液，Λ0为浓度无限 稀时的摩尔电导，Ａ为常数。 对于离子型表面活性剂溶液，当溶液浓度很稀时，电导的 变化规律也和强电解质一样；但当溶液浓度达到临界胶束浓 度时，随着胶束的生成，电导率发生改变，摩尔电导出现转 折，这就是电导法测CMC的依据

实验步骤 用电导水或重蒸馏水准确配制001mdm3的KC标 液。 心取十二烷基硫酸钠在80℃烘干3小时,用电导水或重蒸馏 水准确配制0002,0.006,0.007,0.008,0.009,0.010 0012,0.014,0.018,0.020mol.dm3的十二烷基硫酸钠溶 液各100mL ◆调节恒温水浴温度至25℃或其它合适温度。 ◆用0001mol.dm3KCl标准溶液标定电导池常数。 ◆用DDS6700型电导仪从稀到浓分别测定上述各溶液的电 导值。用后一个溶液荡洗前一个溶液的电导池三次以 各溶液测定时必须恒温10秒钟,每个溶液的电导读数三次, 取平均值

实验步骤 ❖ 用电导水或重蒸馏水准确配制0.01 mol.dm-3 的KCl标准溶 液。 ❖ 取十二烷基硫酸钠在80℃烘干3小时，用电导水或重蒸馏 水准确配制0.002，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010， 0.012，0.014，0.018，0.020 mol.dm-3的十二烷基硫酸钠溶 液各100mL. ❖ 调节恒温水浴温度至25℃或其它合适温度。 ❖ 用0.001 mol.dm-3 KCl标准溶液标定电导池常数。 ❖ 用DDS-6700型电导仪从稀到浓分别测定上述各溶液的电 导值。用后一个溶液荡洗前一个溶液的电导池三次以上， 各溶液测定时必须恒温10秒钟，每个溶液的电导读数三次， 取平均值

考题 心若要知道所测得的临界胶束浓度是否准确,可用 什么实验方法验证之? 溶液的表面活性剂分子与胶束之间的平衡同浓度 有关,其关系式可表示为 CMC △H dT 2RT2 试问如何测出其热效应AH值? ◆非离子型表面活性剂能否用本实验方法测定临界 胶束浓度?若不能,则可用何种方法测之?

思考题 ❖若要知道所测得的临界胶束浓度是否准确，可用 什么实验方法验证之？ ❖溶液的表面活性剂分子与胶束之间的平衡同浓度 有关，其关系式可表示为： 试问如何测出其热效应ΔH值？ ❖非离子型表面活性剂能否用本实验方法测定临界 胶束浓度？若不能，则可用何种方法测之？ 2 2 ln RT H dT d cCMC  = −