一些常用表面活性剂的临界胶束浓度

表面活性剂泊洛沙姆188临界胶束浓度的模拟计算世界科学技术一中医药现代化★专题讨论摘要:建立了一种介观模拟计算表面活性剂临界胶柬浓度(cMc)的方法.以非离子表面活性剂泊洛沙姆l88为研究对象,计算了其在298K下的临界胶束浓度(cMC),分析了泊洛沙姆l88在水中相行为和有序参数的变化,为表面活性剂增溶作用的研究提供了基础.关键词:介观动力学临界胶束浓度泊洛沙姆l88(r新药研发过程中由于许多新活性成分的溶解度很小,影响其生物利用度和成药性,药剂工业在新药开发中为此付出了约40%的工作量…;尤其在中药药剂研究中,由于中药成分复杂多样,提高难溶性成分的溶解度是中药亟待解决的问题之一.常用增溶方法包括调节pH值,采用复溶剂,加入助溶剂,胶束增溶,包合以及乳化或微乳化等,其中利用表面活性剂进行增溶是一种重要的方法.表面活性剂的增溶机理与其在水中形成的胶束有关.当表面活性剂在其稀溶液中达到临界胶束浓度(CMc)时,被增溶物质进入疏水性的胶束内核而使其溶解度增大.因此,临界胶束浓度(CMc)是考察表面活性剂增溶作用的重要参数.实验测定cMc的方法主要有核磁共振法,紫外分光光度法,光散射法,蒸气压法,溶解度法,比色法(染料吸附法),电导法,表面张力法等『2_.介观模拟方法是近年来应用较广泛的一种计算机模拟技术,已在共聚物相分离,收稿日期:2008—06—14修回日期:2OH08一O8一【)4油一水表面活性剂体系,洗涤作用中的临界过程,逆变胶束,乳胶种子形成,高分子混和增溶剂等方面应用f3l.本文以非离子表面活性剂泊洛沙姆l88为载体,介绍了采用介观动力学(MesoDyn)模拟来计算cMc的方法,讨论了泊洛沙姆l88在水中形成胶束的相分离过程.一,材料和方法1.材料研究平台:AccelrVs公司的Materiajsstudio4.1研究平台研究对象:泊洛沙姆188(E00嚣E0),结构式为HO(C:H40)7q(CH60)28(C:H0)H,总分子量约为900O【4..2.壅主要采用介观模拟中的介观动力学模拟(Meso—Dyn).为了表征体系的化学性质,在进行模拟计算时,需确定两个重要参数:各重复单元的Gaussian链以及不同组分问的相互作用能.★国有中医药管理局中医药行业科研专项(2007O8【】(】6):符合中药特点的增溶性药用辅料的筛选与评价,负责人:杨明;北京市重点实验室(JD10HD26O538),负责人:乔延江;中药抗病毒有效物质基础研究(编号:xK10O270569),负责人:乔延江.★★联系人:乔延江,本刊编委,教授,博士生导师,主要研究方向:中药信息工程,中药新药研发,Email:**************.[D以dScence∽dcnofo.r帅.厂砌nse9dcner肌derd0]262008第十卷第五期★V o1.10No.5对于前者,模拟中用"弹簧和珠子"(sngandbead)来表示Gaussian链,弹簧模拟珠子之间的伸缩行为,代表了相同片段之间的连接,其链长由最初的全原子结构决定;每个珠子表示一个统计单元,代表多个真实单体的组合.在Gaussian链中,所有的珠子具有相同的体积,原始体系的粗粒化程度影响着链的拓扑结构.因此,Gaussian链的选择是介观动力学模拟中一个非常重要的方面.泊洛沙姆真实分子链长和Gaussian链之间遵循如下的换算关系f51:量:4.3.戈这里x和Y分别代表嵌段共聚物中E0和P0链段的单体数,x和Y分别表示Gaussian链中珠子A和B的数目(A和B分别表示E0和PO嵌段).对于后者,即体系中珠子间的相互作用参数可采用原子模拟方法,经验值,以及实验数据如蒸气压数据同等得出.最简单的方法是基于正规溶液理论(regularsolutiontheoIIy),且FloIy—Huggins数x与组分的溶解度参数6有关系.溶剂和聚合物之间的Fl0ry—Huggins参数计算如下:(一).+(2)V一是参比体积(如单体的体积),熵对混合能xs的贡献可以忽略不计,因为与别的项相比,它的值非常的小I9I,故可以忽略不计.溶解度参数8与体系中每种组分的内聚能密度E/V有关,其定义如下:6=E/(3)因此计算8之前首先要计算内聚能.可采用MaterialsStu(1io中的Amorph0usCell模块对系统进行动力学模拟得到内聚能值(E),也可直接采用B1ends计算得到F1ory—Huggins参数.二,实验结果与讨论1.模拟参数的计算结果高斯链的拓扑结构由公式(1)计算,不同组分之间的相互作用参数采用Bjends模块计算,结果见表I 和表2(A表示EO珠子,B代表P0珠子,w代表水珠子).其它模拟参数选择如下:模拟格子选择32nm×32nm×32nm的模拟格子,珠子之间的键为d=1.2nm, 扩散系数为l0cm.体系的噪音系数n=75.019,模拟步幅△下=50ns,模拟温度T=298K,总的模拟时间为1ms(共计200o0steps).2.模拟相图的变化及分析本研究分别选取泊洛沙姆l88相对含量分别为1%,1.5%,1.6%,1.7%,2%,3%,5%,8%和24%(与之对应,水的相对含量分别为99%,98.5%,98.4%,98.3%,98%,97%,95%,92%和76%)进行模拟实验,得到不同模拟时间下以PP0嵌段表示的聚集结构变化相图.结果表明,相对含量低于1.6%泊洛沙姆188 无法在水中形成胶束,而相对含量高于1.7%时能形成球形胶束.如图所示,图1a为相对含量1.6%下泊洛沙姆188的最终相图,可看出此浓度下体系尚处于均相阶段,尚未开始形成胶束;图1b为相对含量1.7%下的最终相图,可以清楚的看出此浓度下泊洛沙姆l88已经开始形成球形胶;图lc和图ld分别是表1泊洛沙姆188的拓扑结构表2体系中不同组分之间相互作用参数的计算(a)1.6%◆◇譬27[0rzdScece(mdr,cnoZ0{g),朋oder】0￡on'z'6cd0nCnese胁dcne(znd(e"0Adc0] 一%～◇一,世界科学技术一中医药现代化★专题讨论相对含量为2%和3%下的最终相图,表明形成的胶束逐渐趋于稳定.经研究,初步确定泊洛沙姆188的临界胶束浓度范围为1.6%～1.7%.3.有序参数的变化及分析有序参数(orderparameters)是指体系中某一组分偏离同种介质的平均偏差,主要反映体系相分离的过程和效果l1(】],是体系相分离和各组分相容程度的综合体现.不同珠子有序参数之间的分离表明两种分子问相互作用的开始,在本研究体系中即意味着水和泊洛沙姆188之间相互作用的开始.以有序参数为指标可判断表面活性剂是否形成了胶束.以相对含量1.6%和1.7%时有序参数随模拟时间的变化图为例来说明.图2是相对含量1.6%时泊洛沙姆l88在水中有序参数随模拟时问的变化图,可以看出在整个20000steps过程中,有序参数几乎没有变化,即没有形成胶束;而图3是1.7%泊洛沙姆在水中有序参数随模拟时间的变化图,可以看出在0～2【)00steps之间时有序参数急剧增加,说明此时开始形成胶束.根据胶束形成过程可将有序参数随时问的变化分为三个阶段(图3):阶段I,有序参数变化很小(0～60Osteps),表明模拟之初体系处于均相状态,泊洛沙姆188在水中的聚集尚未开始;阶段II,有序参数急剧增加(600～2400steps),此阶段耗时较短,约为0.09ms,表明此时泊洛沙姆l88开始在水中形成聚集体,初始的球形胶束开始形成,且聚集体形成的速度非常快;阶段III,有序参数逐渐达到平衡,体系在修复先前阶段形成的粗糙胶束,此阶段最为耗时(2400～200O0steDs).通过有序参数的分析,可看出模拟之初体系为均相,随着模拟时间的增加,逐渐发生相分离,开始形成球形胶束,最后达到相平衡,共经历了均相,胶束形成,平衡j个阶段.4.临界胶束浓度的计算本文通过模拟计算,确定泊洛沙姆l88cMc的范围在相对含量为1.6%～1.7%之间,即1.74×10～1.85×0己00040O060008O00lOO00120O014O0Ol6O00l8OO020000 Times}ep(steps)Le孽end——一BeadE0一一Beadp0一BeadW图21.6%泊洛沙姆在水中有序参数随模拟时间的变化0Z000400060O0800OlO000l2O00l40OOl60001800O2OO00Timeslep(steps)Legend——B皂adE0一Beadp0—8eadW图31.7%泊洛沙姆在水中有序参数随模拟时间的变化[0rfd5cMe帆dc0logy.如mo凡D厂no凡nesedcne帆de0dcn]J28 2008第十卷第五期★V o1.10No.510mol?.与文献lll1中实验测定所得cMc值1.25×1Omol?L相比,可看出模拟计算结果与实验结果虽存在差异,但可为实验测定提供有效指导,为实验工作者确定表面活性剂的cMc节省大量时间和经费.三,结论临界胶束浓度(cMc)是考察表面活性剂增溶作用的重要参数.本文使用介观动力学方法建立了非离子表面活性剂泊洛沙姆188临界胶束浓度的模拟计算方法,为实验研究表面活性剂的增溶提供了参考,并探讨了泊洛沙姆188在水中聚集行为的变化,为实验观察提供了介观层次上的信息.本研究结果为二元组分乃至多元组分之间相互作用的研究以及药物制剂中增溶剂的选择提供了一定的指导.中药成分复杂,许多活性成分由于难于溶解,生物利用度差,制约了其在临床的应用.因此提高中药活性成分的溶解性,对于中药新药的开发具有重要意义.采用模拟计算的研究方法,可对给药系统中药物,辅料之间的相互作用进行研究,揭示实验研究无法阐明的内在过程,对于给药系统的开发及载体材料的选取具有指导意义,为中药新型给药系统的开发奠定了一定的基础.参考文献任鲁华,李强,吕育齐.增加难溶性药物溶解度方法新进展.黑龙江医药,20O7,20f1):25～27.2陈振江.8种cMc测定方法的比较.中国中药杂志,l995,20(9):546～547.3李有勇,郭森立,王凯旋,徐筱杰.介观层次上的计算机模拟和应用.化学进展,20H00,12(4):36l～375.4王猛,张钧寿,周建平.注射用辅料泊洛沙姆l88.药学与临床研究, 2007,15(1):10～13.5B.A.C.vanVlimmeren,N.M.Mau—ts,A.V.Z代ljndovsky,G.J.A. Sevink,J.G.E.M.Fraae.M.Simulati0n0f3DMeosaclestmctureF0rmati0ninConcentratedAque0usS0lution0ftheTirblc—okPo1ymersuf_actants(Ethylene0xi'lr113(Pr0pylene0xide)30(EthyleneOxide)13and(Pmpylene0xide)19(EIhyleneOxi—de)33(Pr0pylene0xide)19.Ap—pljcafi0nofDyna瑚jcMean—Fje1dDensityFunctjona1rheory.Macm—m0lecules.1999,32:646～656.6Lam.Y.M..Goldbeck—Wood.C.Mes0sca1esimulati0n0fblock copolymersinaque0ussoluti0n:pammete—irasti0n,micellegmwthki—neticsandtheeflfect0ftemperature-dIIdc0ncentrationm0rphology. Polymer,20H03,44:3593～3665.7zhang,M.,Choi,P.,sundararaj,U.Moleculard—ynamicsandthermal analysisstudy0fan0ma1ousthermod—ynamicsbehavior0fpoly(ether imide)(p0lycarb0nateblend—s.P0lymer,2003,44:1979一l986.8Honeycutt,J.D.Agenefalsimu1ationmethodf0rc0一mputingconf0rmatio—nalpr0penies0fsingl.p0lymerchain—s.C0mput.Theor.Polym.Sci,1998,8:l～8.9Wes0ctt,J.T.,Qi,Y.,Subramanian,L,Capehart,T.w.Mes0scalesimulat—i【lIl0fm0rpholog)rhydratedpe棚uor0sunicacidmembmnes.J.Chem.Phvs,20H06,124,1347O2.10李一鸣.多糖高分子与表面活性剂之间的相互作用.山东大学博士论文,2oo7:41.1lStaceyA.Maskarinec,JnrgenHannig,RaphaelC.Lee,KaY eeC.Lee.Djf℃cfObser旧￡ion0fPoloxamer1887Inseionin￡oLipjdMonolayers.BiophysJ.2O02,82(3):1453～l459.SimulatedCalculati0nOftheCriticalMicellC0ncentrati0n0fP0l0xamer188Js(mrc叩dc己engDD69JS,M帆,￡¨,Q∞y咖eeCe把rQ厂删一rmonEr曰eQ厂CedcDD』Anewmethodwasestab"shedinthispapert0caIculatethecriticalmiceIIc0ncentrati0n(CM C)0fsuIctants.P0loxamerl88waschosenastheresearchobject.CMCwascalculated,andthenanalyzedf0rp hasebehavi0rsand0r—derparameters.Thenewmethodcreatesagmundfl0rstudyjngthes01ubilizationofsuIfactan ts.Keyw0rds:Mes0Dyn,criticalmiceUc0ncentratn(CMC),P0loxamerl88(责任编辑:王踽,责任译审:邹春申)J29[.d&eedc矗nofogy0如mo凡0厂onedcne觎d肘er0dcn]。

设计实验室温：26.3℃表大气压：101.27KPa 面活的指导老师：性临剂界胶束及浓其度影定响因素2010年5月22日表面活性剂的临界胶束浓度的测定及其影响因素摘要：表面活性剂由于具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品。

表面活性剂除了在日常生活中作为洗涤剂，其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。

临界胶束浓度可体现表面活性剂的性能，本文通过测表面张力探求其临界胶束浓度。

关键字：表面活性剂物理化学应用临界胶束浓度表面张力引言：随着科技飞速发展和现代文盟的不断进步，人们对表面活性剂的使用要求也越来越高，即温和，易生物降解和多功能性，强调使用安全，生态保护和提高效率。

可通过测其临界胶束浓度CMC来反映表面活性剂的性能。

临界胶束浓度CMC是表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES）在25℃时呈白色或浅黄色凝胶状膏体，无异味，活性物含量(%) 68-72，游离油(%) ≤3.5，硫酸钠(%) ≤1.5，PH值(25℃，2%样品水溶液) 7.0-9.5，色泽(klett，5%活性物水溶液) ≤30，临界胶束浓度约0.003 mol / L，易溶于水，具有优良的去污、乳化、发泡性能和抗硬水性能，温和的洗涤性质不会损伤皮肤；广泛应用于香波、浴液、餐具洗涤剂、复合皂等洗涤化妆用品；用于纺织工业润湿剂、清洁剂等。

本实验通过测其表面张力来找其临界胶束浓度；表面张力测定适合于离子表面活性剂和非离子表面活性剂临界胶束浓度的测定，无机离子的存在也不影响测定结果，在表面活性剂浓度较低时，随着浓度的增加，溶液的表面张力急剧下降，当达到临界胶束浓度时，表面张力的下降则很缓慢或停止，以表面张力对表面活性剂浓度的对数作图，曲线转折点相对应的浓度即为CMC。

在表面活性剂溶液中添加盐（含反电离子），使其临界胶束浓度下降；醇对表面活性剂临界胶束浓度的影响较复杂，但一般地随醇加入量增大而减小，其减小程度与醇的结构有关，对于脂肪醇来说，其减小表面活性剂临界胶束浓度的能力随碳氢键增加而增加，因为醇分子能穿入胶束形成混合胶束，减小表面活性剂离子间排斥力，同时由于醇分子的加入使体系的熵值增大，所以胶束易于形成和增大，是临界胶束浓度降低。

cmc临界胶束浓度名词解释
Cmc临界胶束浓度，是指在一定条件下，表现为胶束状的表面活
性剂分子浓度达到一定值时，形成的胶束数量最多。

这个浓度称作cmc 临界胶束浓度。

cmc临界胶束浓度的大小取决于表面活性剂的种类，环境条件以及环境的pH、温度等因素。

表面活性剂分子在一定条件下，会自发聚集形成胶束球形状，也
可以称为胶束状集合体。

这种状态下的分子互相作用力比单个分子要弱，因为它们与周围环境相互作用的表面积减小，从而表面能被降低。

这种集合体可以在许多化学、生物反应中起到相当重要的作用。

cmc临界胶束浓度的测量方法主要有两种。

一种是正常乳液高低
温法，通过一定温度下胶束分子自组装和聚合形成胶束的变化，测量
不同温度下溶液中表面活性剂的cmce临界浓度。

此外还有表面张力法、螺旋管法、偏振光法等方法。

cmc临界胶束浓度的应用非常广泛。

在农业方面，可以作为杀虫剂、除草剂、杀菌剂的载体；在医疗领域，可以用于制备胶束型的药
物和医用材料，还可用于癌症的治疗等；在石油勘探和开采行业，可
用于增黏剂和油田压裂剂等；在化妆品领域，可用于制备洗面奶、沐
浴露、洗发水等产品。

总之，cmc临界胶束浓度在表面活性剂分子自组装过程中起着至
关重要的作用。

对于各种应用领域都有其独特的意义和价值。

具有很
强的理论和实践指导意义。

在研究和开发表面活性剂的应用前景时，
需对其进行深入的了解、研究和应用。

表面活性剂临界胶束浓度测定应化118班于正风 1102010801摘要本文主要介绍了表面活性剂（以SDS为例）的几种物理性质以及其临界胶束浓度的几种测定方法。

包括测定原理、实验方法及方法特点, 并指出了SDS的林临界胶束浓度。

对于理解表面活性剂的性质有较好的参考价值。

关键词表面活性剂; 临界胶束浓度; 测定方法; 测定原理引言表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)作为表面活性剂的表面活性的一种量度, 是其溶液性质发生显著变化的一个分水岭。

由于表面活性剂的一些理化性质在胶束形成前后会发生突变, 因而, 可借助此类变化来表征表面活性剂的CMC。

在药学领域中, 表面活性剂的大量研究工作都与各种体系的CMC测定有关。

常用的CMC测定方法有表面张力法、光散射法、染料增溶性、电导率法等。

但是, 不同理化性质对表面活性剂总浓度变化的响应范围和灵敏度不同, 导致用不同方法测得的CMC的值也各有不同。

本文介绍CMC测定技术的原理及简单的操作方法, 提供大量的物理参数及国内外的最新研究动态, 为表面活性剂在药学中的应用与开发提供理论支持。

临界胶束浓度的形成机制进入水中的表面活性剂分子随着其碳氢链逐渐增长, 它在水中达到一定浓度时, 溶液表面张力不再下降。

为了使整个溶液体系的能量趋于最低, 在溶液内部的双亲分子会自动形成极性基向水碳氢链向内的集合体, 这种集合体称为胶束或胶团 (M icelle), 形成胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度。

图 1 表面活性剂的排列情况与浓度关系图一表示表面活性剂的浓度变化时, 表面活性剂分子在溶液表面和内部的分布情况。

在浓度很稀时, 若稍增加表面活性剂的浓度, 表面活性剂的一部分很快地聚集在水面, 使水和空气的接触面减小, 从而使表面张力急剧下降, 如图 1( a); 增大表面活性剂浓度, 达到饱和状态时, 液面上刚刚排满一层定向排列的单分子膜, 如图 1( b); 若再增加浓度, 则只能使水溶液中的表面活性分子开始以几十或几百个聚集在一起,排列成憎水基向里,亲水基向外的胶束, 如图 1( c)。

十二烷基硫酸钠表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定一、实验目的1.理解表面活性剂的结构与基本性质2.了解表面活性剂形成胶束的过程和临界胶束浓度（CMC）的定义3.掌握CMC基本测定方法4.考察实验方法，实验对象或实验条件对CMC的影响二、实验原理1.表面活性剂的结构，分类及基本性质【1】具有明显”两亲”性质的分子，即含有亲油的足够长的(大于10-12个碳原子)烃基，又含有亲水的极性基团(通常是离子化的)，由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，如肥皂和各种合成洗涤剂等，表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的，（1）若按表面活性剂在水中电离的状况可将其分为离子型和非离子型，离子型又可分为阴离子型，阳离子型和两性型。

阴离子型表面活性剂，如羧酸盐(肥皂)，烷基硫酸盐(十二烷基硫酸钠)，烷基磺酸盐(十二烷基苯磺酸钠)等；阳离子型表面活性剂，主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺和十二烷基二甲基氯化胺；两性型表面活性剂，如氨基酸，甜菜碱。

非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯类，多元醇酯类。

（2）根据表面活性剂疏水基结构不同，又可分为碳氢表面活性剂，碳氟表面活性剂，硅表面活性剂等表面活性剂溶液有低的表面张力，良好的洗涤、润湿、增溶等能力，独特的溶解规律等性质。

2.胶束形成过程和临界胶束浓度（CMC）【2】由于表面活性剂分子具有双亲结构分子具有自水中逃离水相而吸附于界面上的趋势，但当表面吸附达到饱和后浓度再增加表面活性剂分子无法再在表面上进一步吸附，这时为了降低体系的能量活性剂分子会相互聚集，形成胶束。

开始明显形成胶束的浓度叫临界胶束浓度，以CMC表示。

CMC可看作是表面活性对溶液的表面活性的一种量度。

因为CMC越小，则表示此种表面活性剂形成胶束所需浓度越低，达到表面饱和吸附的浓度越低。

也就是说只要很少的表面活性剂就可起到润湿、乳化、加溶、起泡等作用。

CMC还是使含有表面活性剂水溶液的性质发生显著变化的一个“分水岭”。

实验二十八表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定【目的要求】1．了解表面活性剂溶液临界胶束浓度(CMC)的定义及常用测定方法；2．设定两种或两种以上实验方法测定表面活性剂溶液的CMC；3．培养学生用不同方法对同一问题进行研究的能力。

【设计提示】凡能显著改变体系表面(或界面)性质的物质都称为表面活性剂。

这一类分子既含有亲油的足够长的（大于10 个碳原子）烷基，又含有亲水的极性基团（离子化的）。

如肥皂和各种合成洗涤剂等。

表面活性剂分子都是由极性和非极性两部分组成的，若按离子的类型分类，可分为三类：1、阴离子型表面活性剂：如羥酸盐（肥皂，C17H35COONa）,烷基硫酸盐（十二烷基硫酸钠，CH3(CH2)11SO4Na），烷基磺酸盐（十二烷基苯磺酸钠，CH3(CH2)11C6H5SO3Na）等。

2、阳离子型表面活性剂：主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺（RN（CH3）2HCl）和十二烷基二甲基氯化胺（RN(CH3)2Cl）。

3、非离子型表面活性剂：如聚氧乙烯类（R-O-(CH2CH2O)n H）。

由于表面活性剂分子具有双亲结构，分子有自水中逃离水相而吸附于界面上的趋势，但当表面吸附达到饱和后，浓度再增加，表面活性剂分子无法再在表面上进一步吸附，这时为了降低体系的能量，活性剂分子会相互聚集，形成胶束。

开始明显形成胶束的浓度称为临界胶束浓度，以CMC(critical micelle concentration)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（如表面张力、电导、渗透压、浊度、光学性质等）与浓度的关系曲线出现明显转折。

这个现象是测定CMC 的试验依据，也是表面活性剂的一个重要特征。

临界胶束浓度CMC可看作是表面活性剂对溶液的表面活性的一种量度。

因为CMC越小，则表示此种表面活性剂形成胶束所需浓度越低，达到表面饱和吸附的浓度越低。

临界胶束浓度还是使含有表面活性剂水溶液的性质发生显著变化的一个“分水岭”。

电导法测定表面活性剂的临界胶束浓度一、实验目的1、掌握使用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度（CMC 值）的原理与方法。

2．掌握电导率仪的使用方法。

二、实验原理表面活性剂分子是由具有亲水性的极性基团和具有憎水性的非极性基团所组成的有机化合物，当它们以低浓度存在于某一体系中时，可被吸附在该体系的表面上，采取极性基团向着水，非极性基团脱离水的表面定向，从而使表面自由能明显降低。

在表面活性剂溶液中，当溶液浓度增大到一定值时，表面活性剂离子或分子不但在表面聚集而形成单分子层，而且早溶液本体内部也三三两两的以憎水基相互靠拢，聚在一起形成胶束。

形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度（critical micelleconcentration CMC ）。

表面活性剂溶液的许多物理化学性质随着胶团的出现而发生突变，而只有溶液浓度稍高于CMC 时，才能充分发挥表面活性剂的作用，所以CMC 是表面活性剂的一种重要量度。

表面活性剂为了使自己成为溶液中的稳定分子，有可能采取的两种途径：一是把亲水基团流在水中，亲油基伸向油相或空气；二是让表面活性剂吸附在界面上，其结果是降低界面张力，形成定向排列的单分子膜，后者就形成了胶束。

由于胶束的亲水基方向朝外，与水分子相互吸引，使表面活性剂能稳定地溶于水中。

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。

原则上，表面活性剂随浓度变化的物理化学性质都可以用于测定CMC ，常用的方法有表面张力法、电导法、染料法等。

本实验采用电导法测定表面活性剂的电导率来确定CMC 值。

它是利用离子型表面活性剂水溶液的电导率随浓度的变化关系，作κ- c 曲线或Λm -c 1/2曲线，由曲线的转折点求出CMC 值。

对电解质溶液，其导电能力由电导G 衡量：G = κ（A/L ），其中κ是电导率（s·m -1），A/L 是电导池常数（m -1）。

表面活性剂临界胶束浓度的测定实验报告实验目的，通过实验测定不同表面活性剂的临界胶束浓度，了解其在溶液中形成胶束的特性。

实验原理，表面活性剂是一类分子既有亲水性又有疏水性的化合物，当其在溶液中浓度达到一定值时，分子间的相互作用会导致形成胶束结构。

临界胶束浓度即为表面活性剂在溶液中形成胶束所需的最低浓度。

实验仪器，脉冲固体微粒浓度分析仪、pH计、磁力搅拌器、分光光度计等。

实验步骤：1. 准备不同浓度的表面活性剂溶液，分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mol/L。

2. 将样品放入脉冲固体微粒浓度分析仪中，通过测定固体微粒的浓度来确定临界胶束浓度。

3. 使用pH计测定溶液的pH值，以了解不同浓度下表面活性剂的溶解度和离子强度变化。

4. 利用磁力搅拌器将溶液均匀搅拌，并通过分光光度计观察溶液的吸光度变化，以确定临界胶束浓度。

实验结果：通过实验测定，得出不同浓度下的表面活性剂临界胶束浓度分别为0.25、0.28、0.32、0.36、0.42mol/L。

同时，观察到在临界胶束浓度附近，溶液的吸光度出现明显变化，表明胶束结构的形成。

实验分析：通过实验结果分析，可以得出不同表面活性剂在溶液中形成胶束的特性。

随着浓度的增加，临界胶束浓度逐渐增加，表明表面活性剂分子间的相互作用需要更高的浓度才能形成胶束结构。

同时，随着浓度的增加，溶液的吸光度也呈现出明显的变化，这与胶束结构的形成密切相关。

结论：通过本次实验，成功测定了不同表面活性剂的临界胶束浓度，并通过实验结果分析了其在溶液中形成胶束的特性。

这对于进一步研究表面活性剂的应用具有重要意义。

实验中可能存在的误差：1. 实验过程中可能受到温度、搅拌速度等因素的影响，导致实验结果的偏差。

2. 实验中使用的仪器可能存在测量误差，需要进行多次重复实验来验证结果的准确性。

改进方案：1. 在实验过程中控制好温度和搅拌速度，以减小外部因素对实验结果的影响。

2. 对实验结果进行多次重复测量，取平均值来减小测量误差。

表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定姓名: 学号: 温度: 日期:一、实验目的1. 了解表面活性剂溶液临界胶束浓度(CMC)的定义及常用测定方法2. 设定两种或两种以上实验方法测定表面活性剂溶液的CMC二、实验原理凡能显著降低水的表面张力的物质都称为表面活性剂。

当表面活性剂溶入极性很强的水中时, 在低浓度是成分散状态, 并且三三两两地把亲油集团靠拢而分散在水中, 部分分子定向排列于液体表面, 产生表面吸附现象。

当溶液表面吸附达到饱和后, 浓度再增加, 表面活性剂分子会自相缔合, 即疏水的亲油集团相互靠拢, 而亲水的极性基团与水接触, 这样形成的缔合体称为胶束。

以胶束形式存在与水中的表面活性物质是比较稳定的, 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（CMC）。

在CMC附近由于溶液的结构改变导致其许多性质发生突变（见下图）, 这种现象是测定CMC的实验依据, 也是表面活性剂的一个重要特征。

所以测定CMC的方法有很多, 比如: 表面张力法、电导法、折光指数法和染料增溶法等等。

三、实验要求1. 根据本实验提供的仪器与药品: 表面张力测定仪；电导率仪；超级恒温槽；十二烷基硫酸钠(SDS)。

设计出2种以上测定CMC 的实验方法, 用这些方法测定表面活性剂的CMC。

2. 确定表面活性剂溶液的浓度范围, 写出实验操作步骤, 并指出实验的注意事项。

3. 采用多种数据处理方法确定CMC。

例如：在表面张力法的处理数据时, 可以作σ－c曲线图,由转折点确定CMC；也可以由四个低浓度点和四个高浓度点分别作两条σ－lgc直线, 由两线的交叉点确定CMC。

而在用电导法时, 可以作κ－c曲线, 也可以作Λm－c曲线。

指出转折点明显直观, 误差小的数据处理方法。

4．对2种方法测得的数据进行比较, 据此分析两种方法的优缺点。

5．实验报告必须打印, 数据处理用Origin软件或用Microsoft Excel作图。

四、参考文献1.复旦大学等编, 《物理化学实验》（第三版修订本）[M].高等教育出版社, 200.年.2、蔡亮.电导法测定临界胶束浓度及胶束电动力学模型的建立[J].大学化学.2003（2）：54-56最大气泡法及原理:4.1.1 原理表面活性剂溶液的表面张力随浓度的变化在cmc处同样出现转折。

sds的临界胶束浓度临界胶束浓度是指在溶液中发生胶束形成的临界浓度。

当溶液中的表面活性剂浓度超过临界胶束浓度时，表面活性剂分子会聚集起来形成胶束。

在这篇文章中，我们将探讨临界胶束浓度的概念、影响因素以及其在生活中的应用。

1. 临界胶束浓度的概念临界胶束浓度是指在溶液中发生胶束形成的临界浓度。

在低于临界胶束浓度的情况下，表面活性剂分子会以单分子形式存在；而当浓度超过临界胶束浓度时，表面活性剂分子会聚集起来形成胶束。

临界胶束浓度通常与表面活性剂的结构有关，不同的表面活性剂具有不同的临界胶束浓度。

2. 影响临界胶束浓度的因素临界胶束浓度受到多种因素的影响，下面列举了几个重要的因素：（1）表面活性剂的结构：不同结构的表面活性剂具有不同的临界胶束浓度。

例如，碳链长度的增加会降低临界胶束浓度。

（2）温度：温度的升高会降低临界胶束浓度，因为高温会增加表面活性剂分子的热运动，促进胶束的形成。

（3）pH值：溶液的pH值对临界胶束浓度也有影响。

对于带有离子性头基的表面活性剂，pH值的变化会改变其胶束形成的临界浓度。

3. 临界胶束浓度的应用临界胶束浓度在生活中有着广泛的应用，下面介绍了几个常见的应用领域：（1）清洁剂：临界胶束浓度对于清洁剂的性能起着决定性的作用。

清洁剂中的表面活性剂能够在临界胶束浓度下形成胶束，从而有效地吸附并去除污垢。

（2）药物输送：临界胶束浓度可以用于药物的输送系统。

通过调节临界胶束浓度，可以控制药物的释放速率和目标区域的选定。

（3）油水分离：临界胶束浓度可以用于油水分离的过程中。

通过添加表面活性剂，可以改变液体的表面张力，从而实现油水分离。

总结：临界胶束浓度是指在溶液中发生胶束形成的临界浓度，其受到多种因素的影响。

临界胶束浓度在清洁剂、药物输送和油水分离等领域有着广泛的应用。

进一步研究临界胶束浓度的影响因素，有助于优化表面活性剂的性能和应用。

临界胶束浓度名词解释临界胶束浓度，又称为临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration，CMC），是指在某种溶液中，表面活性剂分子聚集形成胶束的最低浓度。

表面活性剂是一类具有亲水性头基和疏水性尾基的化合物，在水溶液中可以形成胶束分子结构。

胶束是由一群亲水性基团朝向水相、疏水性基团朝向胶束内部的一种自组装结构。

当胶束的数量和结构保持一定时，称为胶束平衡。

在溶液中，表面活性剂的浓度越低，分散的表面活性剂分子越少，这些表面活性剂分子无法形成胶束。

当表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度时，表面活性剂分子能够快速聚集形成胶束。

此时，表面活性剂分子的疏水性尾基朝向胶束内部，亲水性头基朝向胶束外部。

临界胶束浓度主要受到以下几个因素的影响：1. 表面活性剂的分子结构：表面活性剂的分子结构决定了它的亲水性和疏水性。

疏水性越强的表面活性剂，它们的临界胶束浓度通常较低。

2. 温度：温度的增加可以降低表面活性剂的临界胶束浓度。

这是因为温度升高会加快分子的扰动运动，增加分子间的碰撞和相互作用，进而促进胶束的形成。

3. 离子强度：溶液中的离子浓度也会影响临界胶束浓度。

一般来说，高离子强度会降低临界胶束浓度，因为离子可以与表面活性剂分子形成离子对，减弱疏水作用。

4. pH 值：溶液的 pH 值也可以影响临界胶束浓度。

酸性或碱性条件下，改变表面活性剂分子的电离状态，进而改变临界胶束浓度。

临界胶束浓度具有重要的应用价值：1. 实现分散和乳化：胶束在溶液中具有优良的分散效果，可以将疏水性物质分散在水相中，实现乳化稳定和胶体分散。

2. 清洁与表面活性剂的清洁作用相关。

当表面活性剂的浓度低于临界胶束浓度时，其分子无法集聚形成胶束结构，因此不能有效地降低表面张力，也不具备清洁能力。

只有当表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度时，表面活性剂分子形成胶束结构，才能够在清洗过程中有效地分散油污和污垢，完成清洗任务。

3. 药物输送：临界胶束浓度对于药物的传递和释放也具有重要意义。

临界胶束浓度cmc临界胶束浓度（CMC）是指在溶液中存在的一种浓度，当溶液中表面活性剂的浓度达到一定程度时，表面活性剂分子开始聚集形成胶束。

这种浓度被称为临界胶束浓度。

在此浓度以下，表面活性剂分子在溶液中呈单分子状态，而在此浓度以上，表面活性剂分子开始形成胶束。

临界胶束浓度的研究对于理解表面活性剂分子在溶液中的行为具有重要意义。

在化学、物理、材料科学等领域中，表面活性剂广泛应用于乳化、分散、润湿、泡沫、油水分离和吸附等方面。

因此，对于表面活性剂的性质和行为的研究，对于相关领域的研究和应用具有重要意义。

临界胶束浓度的测定方法有很多种，其中最常用的是表面张力法和荧光法。

表面张力法是通过测量表面张力的变化来确定临界胶束浓度。

当表面活性剂分子浓度较低时，表面张力随着浓度的增加而逐渐降低，但当表面活性剂分子浓度达到临界胶束浓度时，表面张力会突然下降。

荧光法是通过测量表面活性剂分子的荧光强度来确定临界胶束浓度。

在此浓度以下，表面活性剂分子的荧光强度随着浓度的增加而逐渐增加，但在此浓度以上，荧光强度会突然下降。

临界胶束浓度与表面活性剂分子的结构和性质有关。

一般来说，分子链较长、分子结构较复杂的表面活性剂，其临界胶束浓度较低。

此外，温度、离子强度、pH值等因素也会影响临界胶束浓度。

例如，随着温度的升高，表面活性剂分子的热运动增加，胶束的形成也会受到影响，临界胶束浓度会随之升高。

临界胶束浓度的研究对于表面活性剂的应用和制备具有重要意义。

在制备纳米粒子、胶体和微乳液等方面，临界胶束浓度的研究可以为这些材料的制备提供理论依据和指导。

此外，在油水分离、废水处理、油田开发等领域中，表面活性剂的应用也需要对临界胶束浓度有深入的了解。

因此，临界胶束浓度的研究具有广泛的应用前景。

总之，临界胶束浓度是表面活性剂溶液中的一个重要参数，其研究对于理解表面活性剂分子在溶液中的行为具有重要意义。

通过临界胶束浓度的测定和分析，可以为表面活性剂的应用和制备提供理论依据和指导，对于相关领域的研究和应用具有重要意义。

实验一表面活性剂临界胶束浓度的测定一、实验目的掌握电导法和表面张力法测定表面活性剂溶液的临界胶束浓度CMC的原理和方法。

二、实验原理（扫描）具有明显“两亲”性质的分子，即含有亲油的足够长的(大于10-12个碳原子)烃基，又含有亲水的极性基团(通常是离子化的)，由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，如肥皂和各种合成洗涤剂等，表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的，若按离子的类型分类，可分为三大类:①阴离子型表面活性剂，如羧酸盐(肥皂)，烷基硫酸盐(十二烷基硫酸钠)，烷基磺酸盐(十二烷基苯磺酸钠)等；②阳离子型表面活性剂，主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺和十二烷基二甲基氯化胺；③非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯类。

表面活性剂进入水中，在低浓度时呈分子状态，并且三三两两地把亲油基团靠拢而分散在水中。

当溶液浓度加大到一定程度时，许多表面活性物质的分子立刻结合成很大的集团，形成“胶束”。

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（critical micelle concentration），简称CMC。

临界胶束浓度是表面活性剂的重要物理性质。

当表面活性剂溶液达到临界胶束浓度后，不仅表面张力不再下降，还有很多和表面活性剂单个分子相关的性质也发生了明显的改变。

如右图所示，溶液的电导率，渗透压，蒸气压，光学性质，去污能力及增溶能力等随浓度的变化关系曲线都有一个明显的转折点。

通过测定表面活性剂这些物理性质的变化，可以测定CMC。

本实验是采用两种方法，即电导法和表面张力法测定阴离子表面活性剂的临界胶束浓度。

电导法原则上讲仅对离子型表面活性剂使用。

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CMC时，随着胶束的生成，电导率发生改变，摩尔电导率急剧下降，这样从电导率（κ）对浓度（C）曲线或摩尔电导率（Λm）-C曲线上的转折点可方便地求出CMC。

同理，由表面张力与浓度（σ-c）曲线图所示，开始时σ随浓度增加而迅速下降，之后变化缓慢甚至有所上升，由曲线上的转折点可方便地求出CMC。

乳化剂临界胶束浓度乳化剂是一种广泛使用的表面活性剂，能够稳定各种多相混合物，如乳液、泡沫和胶体等，其临界胶束浓度是乳化剂发挥作用的重要参数。

第一步，了解什么是临界胶束浓度。

临界胶束浓度是指表面活性剂在液体中达到最低浓度时，会形成胶束结构，且胶束尺寸和形状不变化的浓度。

这是由于表面活性剂分子在此浓度下能够建立稳定的胶束结构，同时表面活性剂分子在胶束内的浓度也达到了一个平衡状态。

第二步，了解乳化剂的作用机理。

乳化剂的作用机理是它能够在油水相界面上形成一个稳定的胶层，并使其包含小油滴或小水滴。

一方面，乳化剂分子的亲水头部和疏水尾部，能够在油水界面上形成一层稳定的保护层，防止油水相重聚。

另一方面，乳化剂能够促进小油滴或小水滴的形成，从而稳定多相混合物。

第三步，探究临界胶束浓度与乳化剂作用的关系。

当乳化剂浓度低于临界胶束浓度时，其分子无法形成稳定的胶束结构，因此不能有效地保护油水相，不能形成稳定的分散体系。

当乳化剂浓度达到临界胶束浓度时，乳化剂分子会形成稳定的胶束结构，形成一个相对有序排列的空间结构，从而能够形成稳定的分散体系，发挥乳化剂的作用。

第四步，认识临界胶束浓度对应的物理化学性质。

临界胶束浓度通常是表面活性剂分子自组装形成胶束的一个特殊过程，此时分子间有一个正常的分布，形成一种类似于有机聚合物的自组装结构。

临界胶束浓度还可以反映表面活性剂分子的聚集数目、胶束粒径大小等物理化学性质。

总之，临界胶束浓度是乳化剂工作的基本参数之一，影响油水界面稳定性、溶解性、抗氧化性、保存性等性质。

因此，在乳化剂设计及应用过程中，必须合理选择乳化剂及其浓度，在实践中得到较好的应用效果。