电导法测定AES的临界胶束浓度资料.docx
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电导法测定AES的临界胶束浓度资料
电导法测AES的临界胶束浓度及温度对其影响
班级：
1285031
学号：
20
姓名：
裴海睿
室温：
21.9℃大气压101.27Kpa
指导教师：
实验日期：
2014.4.26
前言
表面活性剂：
加入很少量时会显著降低溶液的表面张力，改变体系的表面状态，从而产生润湿、乳化、起泡、增溶等一系列作用，这些物质称为表面活性剂。
表面活性剂原理：
通过分子中不同部分分别对于两相的亲和，使两相均将其看作本相的成分，分子排列在两相之间，使两相的表面相当于转入分子内部。
从而降低表面张力。
由于两相都将其看作本相的一个组分，就相当于两个相与表面活性剂分子都没有形成界面，就相当于通过这种方式部分的消灭了两个相的界面，就降低了表面张力和表面自由能。
表面活性剂的作用：
表面活性剂具有洗涤、润湿、渗透、分散、乳化、破乳、增溶、起泡、消泡、润滑、减摩、柔软、防静电、防锈、防腐蚀、匀染、杀菌、增稠等各方面的作用和功能。
表面活性剂的应用：
除大量用于合成洗涤剂和化妆品工业外,还表面活性剂的广泛应用于纺织、印染、造纸、皮革、食品、医药、石油、化纤、塑料、农药、涂料、染料、化工、采矿、选矿、农业等各个领域。
表面活性剂素有“工业味精”之称。
可以说,润湿、渗透、分散都与表面活性剂的表面张力的降低有关,只是侧重有所不同[1]。
表面活性剂的意义：
表面活性剂是从20世纪50年代开始随着石油化工业的飞速发展而兴起的一种新型化学品，是精细化工的重要产品，享有“工业味精”的美称。
它几乎渗透到一切技术经济部门。
当今，表面活性剂产量大，品种逾万种。
随着世界经济的发展以及科学技术领域的开拓，表面活性剂的发展更加迅猛，其应用领域从日用化学工业发展到石油、食品、农业、卫生、环境、新型材料等技术部门。
但在表面活性剂给人们生活、给工农业生产带来极大方便的同时，也给环境带来了污染，因此，研究表面活性剂发展及其趋势，对表面活性剂工业，乃至我国整体工业经济有着非常重要作用和意义[2]。
测定CMC的原理和方法：
光散发法
测定原理：
光线通过表面活性剂溶液时,如果溶液中有胶束粒子存在，则一部分光线将被胶束粒子所散射，因此，测定散射光强度即浊度，可反映溶液中表面活性剂胶束形成。
以药液的浓度c为X轴，光散射强度I为Y轴，做出I-c关系曲线。
当表面活性剂在溶液中达到或超过一定浓度时，会从单体（单个离子或分子）缔合成胶态聚集物，即形成胶束，其大小符合胶粒大小的范围，故有光的散射现象。
随着表面活性剂浓度的增大,缔和分子不断增多，胶束聚集数不断增加，则药液的光散射强度不断增强。
达CMC时，光散射强度急剧增加，CMC即可由曲线的突变点求出[3]。
荧光探针法
测定原理：
水介质中常用的疏水性探针有芘及其衍生物,选择芘作为荧光探针是因为:
第一，芘的荧光光谱资料详细。
第二，芘的激发单线态有较长的寿命。
第三，胶束对芘有明显的增溶作用。
芘能形成激发物,经335nm处激发后,芘在溶液中的荧光发射光谱中出现5个电子振动峰，分别在373、379、384、394及480nm附近。
第一个电子振动峰373nm与第三个电子振动峰384nm的荧光强度之比I1/I3强烈地依赖于芘分子所处环境的极性。
芘在水中的溶解度非常小，约为10mol/L。
芘在水溶液、环己烷溶液和SDS胶束中的I1/I3值分别约为1.8、0.7和0.87。
因此，可用芘增溶于胶束后I1/I3值的突变（胶束形成）测定表面活性剂的CMC。
超过CMC后,溶液的增溶能力会有一个突变。
同时I1/I3随着浓度的变化曲线与滴定曲线类似，曲线突变点处的浓度就是CMC。
因此,也可通过测定不同浓度表面活性剂溶液中芘的荧光光谱，确定溶液的CMC[4]。
电导法测AES的临界胶束浓度及温度对其影响
实验原理：
1、表面活性剂是一类具有“两亲”性质的分子组成的物质，其分子由极性和非极性两部分组成。
按离子的类型可分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂三大类；
2、当表面活性剂溶于水中后，不但定向地吸附在水溶液表面，而且达到一定浓度时还会在溶液中发生定向排列而形成胶束
3、随着表面活性剂在溶液中浓度的增长，球形胶束还可能转变成棒形胶束以至层状胶束。
后者可用来制作液晶，它具有各向异性的性质。
4、胶束的球形结构和层状结构表面活性物质在水中形成胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度，以CMC表示。
在CMC点上，由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质与浓度的关系曲线出现明显转折，如下图所示25℃时AES水溶液的物理性质和浓度关系。
25℃时AES水溶液物理性质和浓度的关系
5、本实验通过测定不同浓度AES水溶液的电导值，作电导率-浓度关系图，由图中的转折点即可求出AES水溶液在该温度下的临界胶束浓度[5]。
实验仪器和药品：
DDS-320型电导率1台
DJS-1C型铂黑电极1支
SC-15A数控超级恒温槽1台
容量瓶（100mL）3只
移液管（10mL）1支
25ml试管
KCL、AES
实验步骤：
1、了解和熟悉DDS-320型电导率仪的构造和使用注意事项;
2、用电导水或重蒸馏水准确配制0.01mol/LKCl标准溶液;
3、AES在80℃烘干烘干，3小时后，用电导水或重蒸馏水准确配成10g/L的溶液;
4、预热恒温水浴;
5、将10g/L的AES溶液准确稀释成浓度为0.2、0.4、0.6、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0g/L的溶液各100ml（由于容量瓶有限，以三个浓度的溶液为一组，分四组完成））
、
6、用电导仪从稀到浓分别测定上述各溶液的电导率（用后一个溶液荡洗存放过前一个溶液的电极及容器3次以上，各溶液测定前需恒温10min）;
7、每个溶液的电导率读数3次，取平均值
8、温度对AES临界胶束浓度影响，改变温度，重复上述操作，对比数据，比较不同温度下临界胶束浓度是否有改变
数据处理：
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0.9
0.8
0.7
0.6
20.8
90.8
88.1
85.7
82.3
80.3
75.1
67.5
61.2
56.8
20.8
25
30
35
40
1.4
90.8
101.3
110.9
122.7
135.4
1.3
88.1
94.7
105.7
114.8
127.6
1.2
85.7
92.8
102.5
112.2
124.9
1.1
82.3
89
98.1
109
120.1
1
80.3
86
96.6
106.2
116.7
0.9
75.1
79.1
87.5
97.1
108.1
0.8
67.5
70.6
79.4
88.5
98.7
0.7
61.2
65.4
74.1
83.8
92.4
0.6
56.8
62
72.1
81.8
90.2
作浓度对应下的电导率图和不同温度下电导率图
T（℃）
K1
K2
R1
R2
CMC（g/L）
20.8
54.97413
26.8
0.97501
0.99394
1.046
T（℃）
K1
K2
R1
R2
CMC（g/L）
25
58.66574
36.3
0.97661
0.95349
1.065
T（℃）
K1
K2
R1
R2
CMC（g/L）
30
58.17286
36.2
0.95161
0.96447
1.094
T（℃）
K1
K2
R1
R2
CMC（g/L）
35
60.51429
38.8
0.95348
0.91957
1.083
T（℃）
K1
K2
R1
R2
CMC（g/L）
40
66.22857
44.9
0.96517
0.96015
1.078
实验结果讨论：
离子型表面活性剂在稀溶液中分别以正负离子形式存在，它们的稀溶液性质与正常的强电解质溶液相似，溶液的电导率随浓度的增加而增大。
随着SDS溶液浓度的增加，电导率k是正比增加的，在临界处斜率发生变化，出现一转折点，此点对应的浓度即为AES溶液的CMC值。
根据上面的图表可知，AES的CMC浓度在1.0g/L附近发生了转折，即CMC的临界胶束浓度为1.0g/L。
在考虑温度因素对CMC临界胶束浓度时，根据第二幅图所示，随着温度的上升，电导率k有明显的上升，但是随着温度的上升CMC的临界胶束浓度却没有显著的上升，却还是保持在1.0g/L左右。
这个实验让我感触最深的是，做事之前，得先计划，正如老师说的，“计算好了，实验起来是很快的。
”确实如此，在今后的生活中，我会计划好，然后去完成每一个目标。
参考文献
[1].赵国玺.表面活性剂作用原理[M].北京:
中国轻工业出版社,2003:
67-72.
[2].赵同刚.食品添加剂的作用与安全性控制[J].中国食品添加剂,2010（3）:
45-50.
[3].王美荣,金志琳.光散射技术及其在化学与化工领域中的应用[J].山东化工,2005,34
（1）:
16-20.
[4].蒋福宾,曾华辉,杨正业,等.稳态荧光探针法测定松香基季铵盐Gemini表面活性剂胶束聚集数[J].应用化学,2008,25（10）:
1166-1170
[5].Zana,R.surfactantsolutions,newmethodsofinvestigation.TransTang,S.T.:
Cheng,S.J.Beijing:
PetroleumPress,1992:
221-270.[Zana,R.表面活性剂溶液研究新方法。
唐善驮，程绍进，译。
北京：
石油工业出版社，1992:
221-270]
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