电导率法测定SDSCTAB临界胶束浓度.docVIP

电导率法测定 SDS、CTAB 的临界胶束浓度 叶齐全 2009012230 周毅聪 2009012232 刘曦阳 2009012233 1． 实验目的 1) 通过对胶体溶液的电导率变化规律的测定，学习胶体相关知识； 2) 了解阴离子型，阳离子型的表面活性剂的特点及性质； 3) 掌握电导率测定的原理和方法 4) 尝试自己建立模型解释实验现象 2． 实验原理 表面活性剂科学是胶体与界面科学中的一个重要领域，简单的表面活性剂分子通过其特殊的两亲分子结构，可以显著改变体系的界面状态，从而产生一系列特殊的性能，因此广泛应用于工业、农业以及日常生活中，所以其相关参数的实验测量就显得非常重要。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。其中，临界胶束浓度Cmc是表面活性剂的一个非常重要的参数，Cmc越低，表示表面活性剂形成胶束所需之浓度越低，因而起到表面活性作用的浓度也越低。在Cmc附近，溶液的许多物理化学性质如电导率、渗透压、蒸气压、光学性质、乳化能力及增溶性等均产生明显的变化。 本实验计划针对两种表面活性剂的临界胶束浓度Cmc及温度对临界胶束浓度Cmc的影响展开研究，两种表面活性剂分别为：SDS（十二烷基硫酸钠）和CTAB（十六烷基三甲基溴化铵），两种物质的结构如下： 图1 SDS 图2 CTAB 电导法测定离子表面活性剂的Cmc相当方便，在溶液中对电导有贡献的主要是带长链烷基的表面活性剂离子和相应的反离子，而胶束的贡献则极为微小。从离子贡献大小来考虑，反离子大于表面活性剂离子。当溶液浓度达Cmc时，由于表面活性剂离子缔合成胶束，反离子固定于胶束的表面，它们对电导的贡献明显下降，同时由于胶束的电荷被反离子部分中和，这种电荷量小，体积大的胶束对电导的贡献非常小，所以电导急剧下降。 SDS属于阴离子型表面活性剂，而CTAB属于阳离子型表面活性剂，两种溶液在较低浓度和较高浓度下的电导率均与溶液的浓度成线性关系，而在临界胶束浓度Cmc附近直线的斜率会发生明显的改变，根据两条直线的交点可求出此温度下SDS的Cmc。实验中通过测定一系列不同浓度的两种溶液的电导率，根据两条直线的交点得到临界胶束浓度Cmc，如图3。 另一方面，临界胶束浓度Cmc也受到温度的影响，并且在25 ℃（对于SDS）附近，临界胶束浓度随温度的上升呈现先降低后上升的趋势，即会出现一个拐点。如图4所示： 3． 实验仪器及药品（去实验室现场记录） 实验仪器：电导率仪（与别组同学共用），恒温槽（共用），水银温度计（共用），电炉（共用），容量瓶（25 mL，32个；250 mL，3个；500 mL，1个），移液管（0.2 mL，5 mL，10 mL各一支），滴管，烧杯，量筒（25 mL，1个；100 mL，1个），分析天平（共用），粗试管（25个），洗耳球，玻璃棒，标签纸，封口膜，小筐（2个）。 实验药品：十二烷基硫酸钠（AR），十六烷基三甲基溴化铵（AR）。 4． 实验步骤及数据处理  注：实验过程中就是边做实验边处理数据，然后决定下一部分的实验步骤，所以将实验步骤和数据处理放在一起。  由于每次去做实验的时候空余出来的仪器总不是固定的，所以每个小实验都记录了使用了哪台仪器。 SDS(第一次)  使用4号仪器 1) 配制溶液 从7.5 mmol/L到8.5 mmol/L配制一系列浓度梯度为0.1 mmol/L的SDS表面活性剂溶液。具体配置过程如下。 称取SDS 5.2806g，配置成250mL溶液作为母液1（浓度为73.245mmol/L）。通过计算，得出下表： SDS待测溶液编号 溶液浓度 (mmol/L) 体积 （mL） 加入母液1体积（mL） 使用1.0mL刻度移液管加入的体积（mL） 1 7.50 50 5.12 0.12 2 7.60 50 5.19 0.19 3 7.71 50 5.26 0.26 4 7.79 50 5.32 0.32 5 7.90 50 5.39 0.39 6 8.00 50 5.46 0.46 7 8.10 50 5.53 0.53 8 8.20 50 5.60 0.60 9 8.31 50 5.67 0.67 10 8.39 50 5.73 0.73 11 8.50 50 5.80 0.80  注： (1).实际上加入的母液体积与应加入的体积有少许偏差，所以使用实际加入的母液体积计算出了修正后的SDS待测溶液的浓度。 (2).加入母液时采用分步加入法，先使用5