临界胶束浓度

电导法测定CTAB的临界胶束浓度及乙醇对它的影响

南昌航空大学13229216宋熠

1 前 言

1．1表面活性剂【1】

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。由于表面活性剂分子中具有非极性烃链(8个碳原子以上烃链)以及极性基团(如：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基和醚键等)，使其分子结构具有两亲性。

表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

阴离子型表面活性剂 如羧酸盐（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。

阳离子型表面活性剂 主要是铵盐，如十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）

1.2.临界胶束浓度【2】

由于表面活性剂具有双亲结构，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，再增加浓度时，表面活性剂分子无法再在表面上进一步吸附，这时为了降低体系能量，活性剂分子会相互聚集，形成胶束，以胶束形式存在于水中的表面活性物质是比较稳定的，表面活性物质在水中开始形成胶束的浓度（或形成胶束所需的最低浓度）称为临界胶束浓度（critical micelle

concentration,CMC）。

1.3.电导法【3】

电导法是利用表面活性剂水溶液电导率随浓度的变化关系，从电导率（к ）对浓度（c）曲线上表现为CMC 前后直线斜率的变化,两条不同斜率的直线的交点所对应的浓度即CMC。

原则上，表面活性剂物理化学性质的突变皆可利用来测定表面活性剂的CMC，目前就报道文献来说，测定表面活性剂CMC如电导法，染料法【4】､增溶作用法【5】､表面张力法【6】和NMR【7】方法等，最常用的是表面张力测定和电导测量｡不同方法测定同一表面活性剂的CMC值有一定的差异，也各有特点｡ 本文利用电导法测定了阳离子型CTAB的CMC值,研究了乙醇对CMC值的影响。

物理化学实验报告

院系 化学化工学院

班级 化学071

学号 ********

姓名 陈海佳

实验名称 电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度

日期 2010.4.8 同组者姓名 陈海佳 包耀耀

室温 15.79℃ 气压 101.3 KPa

成绩

一、目的和要求

1.了解表面活性的特性及胶束形成原理;

2.掌握电导率仪的使用方法;

3.用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度.

二、基本原理

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”。以胶束形式存在于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。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。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)同浓度的关系曲线出现明显的转折，如图1所示。因此，通过测定溶液的某些物理性质的变化，可以测定CMC。

表面活性剂临界胶束浓度的测定实验报告

实验目的：

本实验旨在通过对表面活性剂水溶液的浓度与临界胶束浓度进行测定，探究表面活性剂分子的聚集结构及其对界面性质的影响，为后续的表面化学研究提供基础实验数据。

实验原理：

表面活性剂分子在水溶液中可以形成胶束结构，而其临界胶束浓度是指表面活性剂分子开始聚集形成胶束的最低浓度。当浓度大于临界胶束浓度时，则会出现大量表面活性剂分子的聚集，形成胶束结构。根据兰伯特—比尔定律（Beer-Lambert Law），当溶液中物质浓度与光强之间的关系为线性关系时，则有吸光度A与浓度c之间的关系式如下：

A = εlc

其中，A为吸光度，ε为比吸光度，l为光路长，c为物质浓度。而临界胶束浓度就是吸光度和浓度之间的拐点。

实验步骤：

1.取一定比例的表面活性剂，加入稀释液中，调整其浓度分别为0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 mM。

2.每次测量添加2μL红外染料，干燥后加入回收液中，取出60μL至一100μL石英吸光比色皿中，用超净水升至一定体积。

3.使用紫外-可见分光光度计测量样品吸光度，记录下吸光度与浓度之间的关系曲线。

实验结果：

在使用紫外-可见分光光度计测量并计算样品吸光度时，可以得到不同浓度下的表面活性剂水溶液的吸光度数值。利用上述公式，可以将吸光度与浓度之间的关系转化为直线并求出直线交点。

根据实验结果，可以得到表面活性剂的临界胶束浓度约为2.86mM。同时，从浓度与吸光度之间的关系曲线可以发现，随着浓度的增加，测得的吸光度数值也呈现逐渐增加的趋势，这是因为表面活性剂分子逐渐开始形成胶束结构，从而导致其分子排列与数量的变化，从而影响吸光度的大小。

结论：

通过本实验的测定，可以更加深刻地理解表面活性剂分子在水溶液中的聚集行为，并且发现不同浓度下样品的吸光度值存在明显区别，从而进一步确定表面活性剂的临界胶束浓度。这一理论研究在表面化学领域中有着重要的应用价值。

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。