表面活性剂临界胶束浓度的测定.docVIP

大学物理化学实验设计性实验方案 阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠 的临界胶束浓度的测定及其影响因素的分析 前 言 表面活性剂(surfactant)，是指具有固定的亲水亲油，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团；亲水基团常为极性的基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等；而憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。,主要有5个方面: 1. 润湿作用 表面活性剂可以降低液体表面张力,改变接触角的大小,从而达到所需的目的。如果要制造防水材料,就要在表面涂憎水的表面活性剂,使接触角大于90°。 2. 起泡作用 “泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的表面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜,包围着空气而形成泡沫,用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤去污等,这种活性剂称为起泡剂。 3. 增溶作用 非极性有机物如苯在水中溶解度很小,加入油酸钠等表面活性剂后,苯在水中的溶解度大大增加,这称为增溶作用。增溶作用与普通的溶解概念是不同的,增溶的苯不是均匀分散在水中,而是分散在油酸根分子形成的胶束中。经X射线衍射证实,增溶后各种胶束都有不同程度的增大,而整个溶液的依数性变化不大。 4. 乳化作用 一种或几种液体以大于10- 7 m直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成的粗分散体系称为乳状液,要使它稳定存在必须加乳化剂。根据乳化剂结构的不同可以形成以水为连续相的水包油乳状液(O /W) ,或以油为连续相的油包水乳状液(W /O) 。有时为了破坏乳状液需加入另一种表面活性剂,称为破乳剂,将乳状液中的分散相和分散介质分开。 5. 洗涤作用 洗涤剂中通常要加入多种辅助成分,增加对被清洗物体的润湿作用,又要有起泡、增白、占领清洁表面不被再次污染等功能。其中占主要成分的表面活性剂的去污过程是: 1)水的表面张力大,对油污润湿性能差,不容易把油污洗掉。 2)加入表面活性剂后,憎水基团朝向织物表面和吸附在污垢上,使污垢逐步脱离表面。3)污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除,洁净表面被活性剂分子占领。 表面活性剂具有分散、渗透、增溶、乳化、润湿、起泡、润滑、杀菌等性能，已被广泛应用于食品、医药、农药、纺织、化工、黏合剂、选矿、油田化学品、造纸、皮革、感光材料、洗涤用品、化妆品等领域，种类和消耗量日益增加。含表面活性剂的废水对生态环境的影响受到普遍关注。表面活性剂质量浓度达到1 mg/L 时，水体就可能出现持久性泡沫；浓过临界胶束浓度后，表面活性剂能够使不溶或微溶于水的污染物在水中浓度增大，或者将原来不具有吸附能力的物质带入吸附层，这种增溶行为会导致间接污染，改变水体性质。水体中表面活性剂含量略高时，还会影响藻类等水生生物和水生动物的正常生长。因此，研究表面活性剂的测定方法对于及时掌握其对环境的污染情况具有重要意义。 表面活性剂在工业、农业和日常生活中等各个领域的应用非常广泛, 因此对表面活性剂的研究十分活跃. 胶束是表面化学中的一个重要概念, 当表面活性剂分子的浓度增加时, 其结构会从单分子转变为球状、棒状和层状胶束.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, cmc). 由于表面活性剂溶液的许多物理化学性质如电导率、表面张力、渗透压、蒸气压、光学性质、去污能力、密度、粘度、渗透压和光散射强度等随着胶束的形成而发生突变,所以在测定表面活性剂的cmc 时, 需掌握影响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. 原则上, 通过测定发生上述这些显著变化时的转变点,就可以测定cmc, 因此测定表面活性剂的cmc 方法很多. 常用的有表面张力法、电导法、染料法、增溶法、渗透压法、脉冲射解法、荧光法、超声吸附法、浊度法、pH 值法、流变法、离子选择性电极法和循环伏安法等. 但各种方法均有其局限性. 如电导法对cmc 值较大、表面活性低的表面活性剂转折点不明显而不灵敏, 并且无机盐的存在也会大大降低测定的灵敏度; 密度法由于不同浓度溶液的密度差别不大, 准确度不佳; 粘度法测cmc 值操作复杂、费时, 误差也大; 表面张力法在精确测定表面活性剂溶液的表面张力时会受到一些限制, 如毛细管法中要准确地测定毛细管的半径、溶液的密度以及溶液对玻璃的接触角, 滴体积法和滴重法需要知道校正因子, 最大泡法溶液会强烈起泡等。但各种方法也有各种方法的优点，进行测定时可以根据需要决定取舍。 本实验只研究十二烷基硫酸钠的CMC值： 十二烷基硫酸钠： 分子式：C12H25O4S 分子量：288