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临界胶束浓度(CMC)的测定

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欧阳索引创编 2021.02.02

欧阳索引创编 2021.02.02 一、实验目的

（1）

欧阳家百（2021.03.07）

（2） 掌握用电导法测定表面活性剂CMC的方法

（3） 掌握电导率仪的使用

二、实验原理

SAA溶液的许多物化性质随着胶束的形成而发生突变，因此临界胶束浓度（CMC）是SAA表面活性的重要量度之一。测定CMC，掌握影响CMC的因素对于深入研究SAA的物理化学性质十分重要。

CMC是在一定温度下某SAA形成胶束的最低浓度。通常以mol/L或g/L表示之。一般离子SAA的CMC大致在10-2-10-3mol/L之间，非离子SAA的CMC则在10-4mol/L以下，CMC是衡量SAA的表面活性和SAA应用中的一个重要物理量。因为CMC越小，则表示此种SAA形成胶束所需浓度越低，因此改变表面性质，起到润湿，乳化，增溶，起泡等作用所需的浓度也越低。

右图表面一典型的SAA水溶液的物理化学性质随C变化的关系。

可明显看出：在所有物理性质的变化中皆有一转折点。而此较转折点又都在一个不大的范围内；这就说明表面现象（表面张力及界面张力随浓度变化有转折点）。与内部性质（如当量电导、渗透压、以及去污浊度等）有统一的内在联系。 欧阳索引创编 2021.02.02

欧阳索引创编 2021.02.02 离子型SAA是由亲水的无机离子和亲油的有机离子构成的离子化合物，如同典型的无机盐一样，其在稀水溶液中分别以正负离子形式存在。因而在稀水溶液中，电导率随C上升，但到达一定浓度后，出现一转折点，直线逐渐变缓。

三、实验仪器、药品

仪器：电导率仪 烧杯（100ml、7个） 温度计（2支）

容量瓶（250ml，7只）

药品：SAA（1631）、蒸馏水

四、实验步骤

1、 分别配制1631 的水溶液浓度为：4.00X10-4、5.140X10-4、6.70X10-4、8.20X10-4、10.85X10-4、13.6X10-4、16.54X10-4mol/L的溶液各250ml

2、 将其在25℃、30℃、35℃恒温→测定各溶液的电导率（由稀→浓）→取3次测量值的平均值

3、 作K-C曲线

4、 由K-C曲线求不同t下的CMC值

五、药品常数

十六烷基三甲基溴化铵（1631）：是阳离子SAA、分子式：C16H33（CH3）3NBr

分子量：364.446 熔点：250-237℃，水溶性：13g/L（20℃）

性质：呈白色或浅黄色结晶至粉末状，易溶于异丙醇、可溶于欧阳索引创编 2021.02.02

欧阳索引创编 2021.02.02 水、振荡时产生大量泡沫，具有优良的渗透、柔化、抗静电、生物降解性及杀菌消毒等功能。

用途：橡胶、硅油和沥青乳化剂、纤维的抗静电剂，护发素的调理剂、相转移催化剂、乳液起泡剂、表面活性剂

六、实验注意事项

1、 准确称取1631药品，应用已洗净、干燥的烧杯，并编好号码；称取得物质质量应与各浓度对应，偏差不应太大。

2、 配制个溶液时，应先在烧杯中加入较少量的水将1631溶解，后移入容量瓶中定容

3、 恒温时，各温度段范围内偏差不应>0.5℃且测量温度时最好用同一支温度计且测定试样的温度为准。装试样的烧杯也应先洗净、干燥。

4、 数据应用Origin软件处理，准确度较高。

5、 使用电导率仪时，应按使用说明使用，测不同温度下的试剂，都要牢记调节温度和常数。

6、 测电导率时，应从稀浓度试样依次测到高浓度试剂，可减少浓度的影响，还可节约时间。

七、实验数据处理与分析

（一） 实验数据处理：

十六烷基三甲基溴化铵（1631）：M=364.446 g/mol

则有各编号的试样浓度：C=n/V=m/（M。V），M=364.446，V=0.250L

试样浓度计算结果见原始数据表；通过作K-C曲线（K为三次电欧阳索引创编 2021.02.02

欧阳索引创编 2021.02.02 导率测定的平均值），如各温度下的K-C图可得：

25℃时，1631水溶液的CMC为9.276736X10-4mol/L

30℃时，1631水溶液的CMC为9.441135X10-4mol/L

35℃时，1631水溶液的CMC为9.636459X10-4mol/L

（二） 实验数据分析

（1） 从实验数据和K-C图可看出，在所测得系列稀溶液中，电导率随1631的浓度增加而上升，但达到一定浓度（CMC）后，电导率上升的趋势逐渐变缓；同一浓度下，不同温度时，电导率之间没有明显规律。

（2） 从CMC-温度图中，可得。温度升高，CMC亦升高。

八、思考题

1、 或临界胶束浓度的方法还有哪些？对同一种SAA，用不同的方法测出的CMC是否相同？为什么？

答：求CMC的方法还有：表面张力法、染料增溶法、光散射法等。、

对于同一种SAA，用不同的方法测出的CMC也不相同，因为SAA的一些物理化学性质有胶束形成前后发生突变，可以借助此类变化来做SAA的CMC所在，但是不同的物理性质和化学性质，对SAA浓度的变化的响应范围和灵敏度有所不同，从而会导致用不同方法测同一物质的CMC不相同。

2、 有些表面活性剂水溶液的浓度——电导率曲线转折点不明项，如何求出CMC？

答：从数据和K-C图中可知，电导率随SAA的浓度增大而上欧阳索引创编 2021.02.02

欧阳索引创编 2021.02.02 升，但达到一定浓度后，（大致处于曲线的第4-5点之间），直线逐渐变缓，即电导率上升的趋势变缓，可用Origin软件，作2，3，4三点连线的趋势延长线，和5，6，7三点连线的趋势延长线，两趋势延长直线的交点所对应的SAA浓度即为该SAA在该T下的CMC。

3、 表面活性剂在水溶液中为什么产生正吸收？

答：若溶质在溶液表面层的浓度大于其在溶液体内的浓度时，则称发生正吸附，也就是表面活性剂在溶液表面层聚集的现象——正吸附

因为SAA具有两亲结构（亲水基、疏水基），当SAA溶解在水中时，SAA分子会现在水溶液的表层聚集，亲水亲朝向水溶液中，疏水基朝向空气，当SAA浓度较低时，SAA几乎完全集中在溶液表层形成单分子层，降低溶液表面层的表面张力，从而产生了正吸附

4、 临界胶束浓度与那些因素有关？

答：（1）结构因素：①碳链的长度，CMC随疏水基碳链的增长而降低，②支链的影响，当疏水基连结构有支链存在，CMC增大；③亲水基的种类：亲水基的急性增大，CMC也增大：-SO3Na，-SO4Na>-COONa,-PO4Na>-O-,-OH；亲水基多，CMC增大④极性基团的温志：极性基团越靠近C链中间位置，CMC越大，⑤混合SAA，由于分子间相互作用产生协同效应，其CMC较单一SAA的低

（3） 环境因素：①T：对离子型SAA，T升高，CMC升高，②欧阳索引创编 2021.02.02

欧阳索引创编 2021.02.02 反离子价数及极性③电解质，在离子型SAA中，加电解质，一方面有同离子效应，中和一部分电荷，另外降少水化率，使CMC下降，④长链有机物：加入长链的有机物（如醇、酰胺等），能吸附在胶束多层，减少胶束化所需的功，减少离子在胶束中的斥力。⑤水结构改进剂：（如尿素、乙醇，甲酰胺等），能破坏水结构，使CMC增大。

九、心得体会

1、 在实验中，烘干烧杯是为了减少因为少量水份对已配的溶液稀释而引起的误差，因为此实验是通过测不同浓度的SAA的电导率来求CMC；在测电导率K时，应从稀浓度依次测到高浓度溶液，其间电极不用洗净如润洗，因为从低到高浓度时低浓度液体对高浓度液体的稀释很少，可忽略不计，又可节约实验操作时间。

2、 同一温度下，1631的浓度越大，K就越大，是因为浓度增大了，电离出的离子就增多，

自然电导率就增大了；

从实验中CMC与T的关系是T升高CMC也增大，此结论与影响CMC的环境因素中温度一则是相一致的，温度升高了，分子运动加剧，开始时形成的胶束可能会被破坏，只有增加SAA浓度，才能形成更牢固的胶束，所以CMC也就较低温度时的大了。

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电导法测定CTAB的临界胶束浓度及乙醇

电导法测定CTAB的临界胶束浓度及乙醇

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。

临界胶束浓度的测定方法()

临界胶束浓度的测定方法()

临界胶束浓度的测定方法：

1、表面张力

用表面张力与浓度的对数作图，在表面吸附达到饱和时，曲线出现转折点，该点的浓度即为临界胶束浓度。

表面活性剂水溶液的表面张力开始时随溶液浓度增加而急剧下降，到达一定浓度（即cmc）后则变化缓慢或不再变化。因此常用表面张力-浓度对数图确定cmc。

具体做法：测定一系列不同浓度表面活性剂溶液的表面张力，作出γ-lgc曲线，将曲线转折点两侧的直线部分外延，相交点的浓度即为此体系中表面活性剂的cmc。

这种方法可以同时求出表面活性剂的cmc和表面吸附等温线。

优点：简单方便；对各类表面活性剂普遍适用；灵敏度不受表面活性剂类型、活性高低、浓度高低、是否有无机盐等因素的影响.一般认为表面张力法是测定表面活性剂cmc的标准方法。

2、电导率（测定cmc的经典方法）

用电导率与浓度的对数作图，在表面吸附达到饱和时，曲线出现转折点，该点的浓度即为临界胶束浓度。

优点：简便；

局限性：只限于测定离子型表面活性剂。

确定cmc时可用电导率对浓度或摩尔电导率对浓度的平方根作图，转折点的浓度即为cmc。

3.染料法

某些染料在水中和胶团中的颜色有明显差别的性质，采用滴定的方法测定cmc。

具体方法：先在较高浓度(>cmc)的表面活性剂溶液中加入少量染料，此染料加溶于胶团中，呈现某种颜色。再用滴定的方法，用水将此溶液稀释，直至颜色发生显著变化，此时溶液的浓度即为cmc。

优点：只要找到合适的染料，此法非常简便。

但有时颜色变化不够明显，使cmc不易准确测定，此时可以采用光谱仪代替目测，以提高准确性。

4.浊度法

非极性有机物如烃类在表面活性剂稀溶液（

实验时可以使用目测或浊度计判断终点。 这种办法存在加溶物影响表面活性剂cmc的问题，一般是使cmc降低，降低程度随所用烃的类型而异。若用苯作加溶物，有时cmc可降低30%。

电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度

电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度

电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶

束浓度

一、实验目的

1、用电导法测定阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度

(CMC)，加深对表面活性剂性质的理解。

2、掌握电导仪的使用方法。

3、了解测量CMC的各种实验方法。

二、实验原理

本实验通过水溶性表面活性剂的临界胶束浓度的测定掌握一些电化学测定

方法。

表面活性剂是具有明显“两亲”性质的分子，既含有亲油的长链或支链（大于

10-12个碳原子）非极性烷基，称为尾基，又含有亲水的极性基团(通常是离子化

的) ，称为头基。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

② 阳离子型表面活性剂

③ 非离子型表面活性剂

当表面活性剂溶于水中后，低浓度时呈分子状态分散在水中。当溶液浓度增

加到一定程度时，许多表面活性剂分子不但定向地吸附在水溶液表面，而且还会

在溶液中发生定向排列而形成胶束。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。

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，以

CMC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、蒸气压、电导率、渗透

压、浊度、增溶作用、去污能力、光

学性质等) 与浓度的关系曲线出现明

显转折，如图1所示。这个现象是测

定CMC的实验依据，也是表面活性剂

的一个重要特性。只有在表面活性剂

的浓度稍高于其临界胶束浓度时，才

能充分发挥其作用（润湿、乳化、去

污、发泡等）, 所以CMC是表面活性剂的一种重要量度。

图2 表面活性剂水溶液的物理性质和浓度关系

00.20.40.60.81.0界面张力表面张力临界胶束浓度去污作用密度改变

电导率

摩尔电导率渗透压

浓度表面活性剂溶液的性质 测定表面活性剂溶液的CMC有各种方法，如表面张力法、电导法、染料法、

增溶作用法等。对于离子型表面活性剂溶液，当溶液浓度很稀时，电导率k、摩

临界胶束的测定方法

临界胶束的测定方法

临界胶束的测定方法

一、表面张力法。

这可是个挺经典的法子呢。就像你看水面上有一些小变化一样。当表面活性剂的浓度慢慢增加的时候呀，溶液的表面张力会开始降低哦。一开始降得还挺明显的呢，但是到了临界胶束浓度（CMC）的时候，这个表面张力就不怎么变啦。就好像它突然变得很淡定了。我们就可以通过测量不同浓度下的表面张力，然后找到那个转折点，这个转折点对应的浓度呀，大概率就是临界胶束浓度啦。

二、电导法。

这个方法也挺有趣的哦。对于离子型的表面活性剂来说，在浓度比较低的时候，它的电导率是随着浓度增加而直线上升的。为啥呢？因为离子多了嘛。但是呀，一旦到了临界胶束浓度的时候，这个电导率的增加就变得很缓慢啦。就像是跑步的时候，本来一路狂奔，突然就慢下来了。我们通过测量不同浓度下溶液的电导率，然后看看这个变化趋势，就能找到临界胶束浓度在哪里啦。

三、增溶作用法。

想象一下，有些东西本来在溶液里不太能溶解的，但是有了表面活性剂就不一样啦。在临界胶束浓度之前呢，表面活性剂对一些难溶物质的增溶能力比较弱。可是到了临界胶束浓度之后呀，这个增溶能力就突然变强了。我们可以通过观察这种增溶能力的突变，来确定临界胶束浓度。就像是一个小魔法一样，到了某个点，突然就有了大变化。

四、染料法。

这就像是给溶液做个小标记一样。有一些染料在水中和在胶束中的颜色或者荧光是不一样的呢。当表面活性剂的浓度达到临界胶束浓度的时候，这个染料的性质就会发生改变。比如说颜色变了呀，或者荧光强度变了之类的。我们就可以根据这个变化来判断临界胶束浓度。是不是很神奇呀，就像溶液在给我们偷偷发信号一样。 总之呢，这些测定临界胶束浓度的方法都各有各的妙处，就看在具体的情况下，哪种方法更适合啦。宝子，你现在是不是对临界胶束的测定有点感觉了呢？