温度对表面活性剂临界胶束浓度CMC的影响

设计性实验温度、正丁醇浓度对十二烷基硫酸钠临界胶束浓度的影响指导教师：学生姓名：学生学号：1002010730学院：化学与分子工程专业:应用化学班级：1072010年5月20日温度、正丁醇浓度对十二烷基硫酸钠临界胶束浓度的影响姓名（青岛科技大学化学与分子工程学院，山东青岛）摘要：表面活性剂的一个重要性质是其临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration,简称CMC)。

本文利用电导率法对阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的CMC进行了研究,测试了这种离子型表面活性剂在不同温度及添加不同量的有机物正丁醇时电导率的变化,从而得到温度、正丁醇浓度对SDS的临界胶束浓度的影响规律,并对有关实验结果作了探讨。

研究表明：在所讨论的温度范围内(25℃—60℃) ,随温度的升高,CMC 的变化不大,且呈微弱的上升趋势，即温度升高不利于胶束的形成。

正丁醇的加入对CMC的影响很大，即显著降低了SDS的CMC值，有利于胶束的形成。

关键词：十二烷基硫酸钠；电导率法；临界胶束浓度；温度；正丁醇。

引言：C MC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物。

它的非极性憎水基团一般是8到18碳的直链烃，因此表面活性剂都是两亲分子(amphiphilic molecule)。

吸附在水表面时采用极性基团向着水，非极性基团脱离水的表面定向。

这种排列，使表面上不饱和的力场得到某种程度上的平衡，从而降低了表面张力(或界面张力)。

某些物质当它们以低浓度存在于一体系时，可被吸附在该体系的表面(界面)上，使这些表面的表面自由能发生明显降低的现象，这些物质被称为表面活性剂。

表面活性剂现在广泛应用于石油、纺织、农药、采矿、食品、民用洗涤剂等各个领域。

由于工农业生产中主要是应用于水溶液，以改变水的表面活性，所以若不加以说明，就是指降低水的表面自由能的表面活性剂。

表面活性剂的分类：(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.表面活性剂有广泛的应用，主要有：(1) 润湿作用(wetting action)(渗透作用)：用作润湿剂、渗透剂。

浓度对胶束结构的影响以扩散法和光散射法对胶束研究证实，浓度在cmc以上不太高的范围内胶束大都呈球状，为非晶态结构，有一个与液体相似的内核，由碳氢链组成。

当浓度高于l0倍c仇c时，胶束呈棒状，这种棒状结构有一定的柔顺性。

浓度再增高，棒状胶束聚集成六角束。

浓度更高时则形成层状结构。

弗罗姆黑尔兹(Fromherz)从热力学观点提出了一种块状胶束模型。

(三)胶束的形成表面活性剂的稀溶液服从理想溶液所遵循的规律。

表面活性剂在溶液表面的吸附量随溶液浓度增高而增多，当浓度达到和超过某值后，吸附量不再增加，这些过多的表面活性剂分子在溶液内以何种方式存在呢。

实践和理论均证实，它们在溶液内形成缔合体，这种缔合体称为胶束(micelle)。

1．临界胶束浓度表面活性剂在溶液中形成胶束的起始浓度称为临界胶束浓度(critical micelle concentration，缩写为cmc)。

低于此浓度，表面活性剂以单分子体方式存在于溶液中，高于此浓度它们以单体和胶束的方式同时存在于溶液内，并处于不停地缔合分解过程中。

故在温度和压力一定的条件下，测定溶液的表面张力、当量电导、渗透压、洗涤力等一系列物理化学性质随浓度变化时发现，在某一狭窄浓度区间它们发生急剧变化(见图1)。

严格地说，此狭窄浓度区间的适当值才是临界胶束浓度。

出现这种狭窄浓度区间是因为测定方法不同，临界胶束浓度也稍有不同。

不同的表面活性剂各自有其临界胶束浓度特征值。

构成胶束的表面活性剂分子，其亲油基之间的作用力为范德华力。

当表面活性剂水溶液的浓度达到cmc值后，再加入表面活性剂，其单体分子浓度不再增加，，而只能增多胶束的数量。

2．胶束的结构以扩散法和光散射法对胶束研究证实，浓度在cmc以上不太高的范围内胶束大都呈球状，为非晶态结构，有一个与液体相似的内核，由碳氢链组成。

当浓度高于l0倍c仇c时，胶束呈棒状，这种棒状结构有一定的柔顺性。

浓度再增高，棒状胶束聚集成六角束。

青岛科技大学电导法测十二烷基硫酸钠cmc及温度和醇对cmc的影响设计性实验学生姓名：吴燕华学号：1202010507学院：化学与分子工程学院专业：应用化学班级：125电导法测十二烷基硫酸钠cmc及温度和醇对cmc的影响作者：吴燕华单位：化学院应化125班摘要：利用电导法测十二烷基硫酸钠（SDS），主要是依据溶液的电导率在表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）值前后发生突变来进行测定的。

本实验为设计性实验，首先查得25℃和40℃是SDS的理论值，在理论值基础上配置不同浓度的SDS溶液，改变温度，醇加入量测定其电导率，利用κ-c曲线法测得各个电导率。

经过处理得出结论：SDS的CMC随温度升高而降低，随醇加入量而变大。

关键词：电导法 SDS 温度醇加入量临界胶束浓度CMC一．引言：表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基团，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。

在水性体系中，极性基团是一些亲水基，非极性的是亲油基。

在非水性体系中，极性基团是亲水基，非极性的是亲油基。

表面活性剂是一类具有“两性”性质的物质，可以显著改变体系表面的性质，在许多领域都有广泛应用，如：在纺织工业中做洗涤剂，均染剂和分散剂，在石油工业作为驱油剂提高原油采收率或进行油田杀菌等。

而临界胶束浓度会使体系的性质发生突变，因此研究表面活性剂的临界胶束浓度对于表面活性剂在化学化工方面的应用有着非常重要的作用。

二．仪器与试剂：仪器：DDS－11A型数显电导仪一台，恒温水浴一台，1000ｍｌ容量瓶一个，100ｍｌ容量瓶10个，1ml，5ml，25ml移液管，洗耳球2个，胶头滴管2个，1000ml 烧杯１个，玻璃棒，分析天平，超声波仪。

试剂：十二烷基硫酸钠（干燥），乙醇（分析纯），蒸馏水，其它。

三．实验原理：表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基团，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。

这一类分子既含有亲油的足够长的烷基 (大于10个碳原子)，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。

设计性实验报告实验名称十二烷基硫酸钠表面活性剂的临界胶束浓度的测定及温度影响因素的分析实验报告人学号班级同组人实验日期年月日室温大气压指导老师评分1、前言1.1表面活性剂的作用、意义及应用表面活性剂(surfactant)，是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并使表面张力显著下降的物质。

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，使得它具有这些基本功能的表面活性剂相应地可用作润湿剂、渗透剂、发泡剂、稳泡剂、乳化剂、分散剂、增溶剂、洗涤剂、清洗剂等。

再由表面活性剂的基本性质和基本功能可以产生多种派生功能, 主要有柔软、平滑、匀染、缓染、抗静电、杀菌、防霉、防腐、防锈、缓蚀、消泡、破乳、凝聚、增稠、降粘、防水、防油、驱油、浮选、光亮、整平电镀、防结块、防结晶、增塑、抗氧化、催化、离子交换等。

具有这些派生功能的表面活性剂相应地可用作纺织柔软剂、匀染剂、抗静电剂、杀菌剂、防锈剂、消泡剂、破乳剂、增稠剂、防水剂、驱油剂、电镀添加剂、催化剂等。

表面活性剂应用领域十分广泛,主要部门有工业清洗、金属工业、纺织印染、汗料、颜料、染料、造纸、皮革、塑料、橡胶、建筑、建材、化工、采矿、石油、化妆品、食品、感光、农药、农业、微生物、环保、能源、分析化学、有机合成等[1]表面活性剂都是由极性和非极性两部分组成的，若按离子的类型来分，可分为以下三类（1）阴离子型表面活性剂：羧酸盐（如肥皂，C17H35COONa）、烷基硫酸盐［如十二烷基硫酸钠,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：主要是铵盐，如十二烷基二甲基叔铵［CH3(CH2)11N(CH3)2］和十二烷基二甲基氯化铵［CH3(CH2)11N(CH3)2Cl ］(3) 非离子型表面活性剂如聚氯乙烯类1.2 CMC测定的原理及方法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。

增溶：C>CMC （HLB13~18）增溶体系为热力学平衡体系CMC越低、缔合数越大，增溶量（MAC）就越高温度对增溶的影响：温度影响胶束的形成，影响增溶质的溶解，影响表面活性剂的溶解度Krafft点：离子型表面活性剂的溶解度随温度增加而急剧增大这一温度称为Krafft 点，Krafft点越高，其临界胶束浓度越小昙点：对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升高到一定程度时，溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊，这一现象称为起昙，此温度称为昙点。

在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低；在碳氢链相同时，聚氧乙烯链越长则浊点越高。

表面活性剂概述：1.概念：表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团，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。

2.组成：分子结构具有两亲性非极性烃链：8个碳原子以上烃链极性基团：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。

3.吸附性：溶液中的正吸附：增加润湿性、乳化性、起泡性固体表面的吸附：非极性固体表面单层吸附，极性固体表面可发生多层吸附表面活性剂的分类表面活性剂的分类方法很多，根据疏水基结构进行分类，分直链、支链、芳香链、含氟长链等；根据亲水基进行分类，分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等；有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等，还有根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。

但是众多分类方法都有其局限性，很难将表面活性剂合适定位，并在概念内涵上不发生重叠。

按极性基团的解离性质分类1、阴离子表面活性剂：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠2、阳离子表面活性剂：季铵化物3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型4、非离子表面活性剂：脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘），聚山梨酯（吐温）阴离子表面活性剂1、肥皂类系高级脂肪酸的盐，通式: (RCOOˉ)n M。

脂肪酸烃R一般为11~17个碳的长链，常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。

摘要：表面活性剂是指只要很少量地加入到溶剂中就能能显著降低溶液的表面张力的物质。

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，进一步增加浓度时，表面活性剂分子会立刻自相缔合，即疏水亲油的集团相互靠拢，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（critical micelle concentration,CMC）。

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的转折，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。

本文采用电导法测定SDBS在25℃、35℃、45℃，以及25℃下，加入不同乙醇量的电导率变化，从而得到温度、乙醇对十二烷基苯磺酸钠临界胶束浓度的影响规律，并对有关实验结果作了探讨。

关键词：临界胶束浓度；十二烷基苯磺酸钠（SDBS）；电导率法；温度；无水乙醇。

引言 ............................................................................................................................................. - 3 - 1实验部分 .................................................................................................................................. - 4 -1.1仪器与试剂................................................................................................................... - 4 -1.2 实验方法...................................................................................................................... - 4 -1.2.1 电导法测定不同温度下十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的CMC值 ...................... - 4 -1.2.2 电导法测定加入乙醇的十二烷基苯磺酸钠的CMC值 .................................. - 5 - 2结果与讨论 .............................................................................................................................. - 6 -2.1温度对SDBS的CMC的影响......................................................................................... - 6 -2.1.2实验数据的处理................................................................................................. - 7 -2.2 乙醇对溶液的CMC影响.............................................................................................. - 7 -2.2.2实验数据的处理................................................................................................. - 8 -2.2.3结果与讨论......................................................................................................... - 8 - 3结论 .......................................................................................................................................... - 9 - 参考文献 ................................................................................................................................... - 10 -引言表面活性剂是只要少量地加到溶剂中即可显著降低溶液表面张力的物质。

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。

China Cleaning Industry722014年第4期1. 前言临界胶束浓度（critical micelle concentration，简称cmc）作为表面活性剂的表面活性的一种量度，是表征表面活性剂特性的重要指标之一。

临界胶束浓度决定表面活性剂的用量[1]。

因此，深入探究温度对表面活性剂临界胶束浓度的影响，对于配方师具有实际应用价值。

分析表面活性剂的cmc的目的是弄清表面活性剂水溶液的物理性质cmc附近发生显著变化。

常用的cmc测定方法表面张力法探究温度对表面活性剂临界胶束浓度的影响王宝仁（辽宁石化职业技术学院督导与质量评价中心，辽宁 锦州 121001）有表面张力法、染料增溶法、电导率法、光散射法等。

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，导致采用不同方法所测得的cmc值也有所不同[1]。

本文采取表面张力法对非离子型表面活性剂的cmc进行了测定，探究了温度对表面活性剂cmc的影响。

2. 实验部分2.1 仪器及试剂FA1204B型电子天平（上海佑科【摘 要】 临界胶束浓度是表面活性剂的一个重要性质。

本文用表面张力法测定了非离子型表面活性剂的临界胶束浓度。

结果表明，随着温度升高，非离子型表面活性剂的临界胶束浓度反而会降低。

对温度影响表面活性剂临界胶束浓度的机理进行了初步分析。

【关键词】表面活性剂；临界胶束浓度；吐温80；表面张力法；最大气泡法仪器仪表有限公司）：78-1型磁力加热搅拌器（金坛市华峰仪器有限公司）；压力计（南京桑力电子设备厂）；恒温水浴槽。

吐温-80溶液（山梨醇聚氧乙烯酯）；所有试剂均为分析纯，水为二次去离子水。

2.2 表面张力法实验过程先用滴液漏斗、带有支管的玻璃管、烧杯、毛细管和数字式微压差测压计等，组装成如图1所示的最大气泡法装置。

应用与研究/Research & DevelopmentApril, 2014中国洗涤用品工业73将恒温水浴槽的温度分别设定为20℃、30℃、40℃、50℃，待温度恒定即开始实验。

十二烷基硫酸钠是一种重要的表面活性剂，具有丰富的物理化学性质。

其中，临界胶束浓度（critical micelle concentration, CMC）和临界胶束温度（critical micelle temperature, CMT）是表征表面活性剂溶液中微胶团形成的重要参数。

本文将从临界胶束浓度和温度的定义、临界胶束浓度和温度的影响因素、临界胶束浓度和温度的测定方法等方面进行论述。

一、临界胶束浓度和临界胶束温度的定义1. 临界胶束浓度临界胶束浓度是表面活性剂在溶液中形成微胶团的最低浓度，通常用CMC表示。

当表面活性剂的浓度小于临界胶束浓度时，其分子在溶液中是以游离单体形式存在；当其浓度大于临界胶束浓度时，分子将形成微胶团，这种转变是一个动力学过程，形成微胶团时伴随着特定的热力学过程。

2. 临界胶束温度临界胶束温度是指表面活性剂溶液中微胶团形成的温度阈值。

在临界胶束浓度条件下，随着温度的升高，表面活性剂分子将形成微胶团，这些微胶团的平均直径也会随着温度的升高而减小。

二、临界胶束浓度和温度的影响因素1. 分子结构表面活性剂的分子结构对临界胶束浓度和温度有重要影响。

一般来说，分子中疏水基团的长度增加，临界胶束浓度会降低；而分子中疏水基团的长度增加，临界胶束温度会升高。

2. 溶剂性质溶剂的性质对临界胶束浓度和温度也有重要影响。

溶剂的极性和溶液的离子强度会影响临界胶束浓度和温度的数值。

3. pH值pH值对临界胶束浓度和温度同样有显著的影响。

一般来说，随着pH值的升高，临界胶束浓度会减小；而临界胶束温度则会随着pH值的升高而增加。

三、临界胶束浓度和温度的测定方法1. 表面张力法表面张力法是常用的测定临界胶束浓度和温度的方法之一。

通过测量不同表面活性剂浓度下的溶液表面张力，可以得到临界胶束浓度。

而通过改变溶液温度，观察表面张力随温度变化的规律，可以得到临界胶束温度。

2. 荧光法荧光法是另一种常用的测定临界胶束浓度和温度的方法。