表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定的设计性实验

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。

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”。

实验十七电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度Ⅰ、目的要求1．用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度2．了解表面活性剂的特性及胶束形成原理3．掌握电导仪的使用方法Ⅱ、基本原理具有明显“两亲”性质的分子，既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，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）。

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剂物质是比较稳定的。

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，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、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。

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征。

这种特征行为可用生成分子聚集体或胶束来说明，如图2所示，当表面活性剂溶于水中后，不但定向地吸附在水溶液表面，而且达到一定浓度时还会在溶液中发生定向排列而形成胶束。

表面活性剂为了使自已成为溶液中的稳定分子，有可能采取的两种途径；一是把亲水基留在水中，亲油基伸向油相或空气；二是让表面活性剂的亲油基团相互靠在一起，以减少亲油基与水的接触面积。

表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定姓名：学号：温度：大气压：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，2004 年。

表面活性剂临界胶束浓度的测定实验报告实验目的，通过测定表面活性剂在水溶液中的临界胶束浓度，了解其在溶液中形成胶束的临界条件，以及对其胶束结构和性质的影响。

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，当其在水溶液中浓度达到一定数值时，分子会自组装形成胶束结构。

临界胶束浓度是指表面活性剂在水溶液中形成胶束所需的最低浓度。

实验步骤：1. 准备一定浓度的表面活性剂溶液。

2. 采用表面张力计或其他适当仪器，测定不同浓度的表面活性剂溶液的表面张力。

3. 绘制表面张力与表面活性剂浓度的关系曲线。

4. 通过曲线的拐点或导数最小值所对应的浓度值，即可得到表面活性剂的临界胶束浓度。

实验结果与分析：通过实验测得的表面张力与表面活性剂浓度的关系曲线，可以清晰地观察到在一定浓度范围内，表面张力随着浓度的增加而迅速下降，随后趋于平稳。

通过对曲线的分析，可以得到表面活性剂的临界胶束浓度为X mol/L。

结论：通过本次实验，我们成功测定了表面活性剂的临界胶束浓度，为进一步研究其在溶液中的行为和应用提供了重要参考。

同时，我们也了解到了表面活性剂在溶液中形成胶束的临界条件，以及其对溶液性质的影响，这对于相关领域的研究具有重要意义。

实验中可能存在的误差：1. 实验过程中，由于仪器精度的限制或操作技巧的差异，测得的数据可能存在一定误差。

2. 实验条件的控制不够严格，可能会对实验结果产生一定影响。

改进方案：1. 在实验中尽量减小操作误差，提高测量精度。

2. 在实验条件的控制上加强，确保实验数据的准确性和可靠性。

总结：通过本次实验，我们对表面活性剂临界胶束浓度的测定有了更深入的了解，同时也认识到了实验中可能存在的误差和改进方案。

这对于今后的相关研究工作具有一定的指导意义。

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”。

《物理化学基础实验》电导率法测定表面活性剂临界胶束浓度实验一、实验目的用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度；了解表面活性剂的特性及胶束形成原理；掌握DDS－308型电导率仪的使用方法。

二、实验原理有些物质当它们以极低的浓度存在于某体系中时，可被吸附于该体系的表面上，使表面自由能明显降低，这样的一类物质称为表面活性剂。

表面活性剂具有特殊的结构，即分子是由亲水的极性端和亲油的非极性端组成，通常分为三大类：阴离子型、阳离子型和非离子型。

若不另加说明，一般的表面活性剂都是水溶性的。

表面活性剂进入水中，在低浓度时呈单个分子状态，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，许多表面活性剂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剂是比较稳定的，表面活性剂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。

胶束的形成过程如下图所示。

图18-1 胶束形成过程示意图Figure 18-1 Schematic diagram of micelle formation在CMC点上，由于溶液结构的改变，导致其某些物理化学性质同浓度关系的曲线也出现明显的转折，如下图所示。

这个现象是测定CMC的实验依据。

利用这个现象，我们可以测定表面活性剂的CMC值。

本实验通过测定不同浓度溶液的电导率值，绘制电导率与浓度关系曲线，由曲线的转折点，来确定阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠的CMC值。

图18-2 表面活性剂的物理性质与浓度的关系Figure 18-2 Relationship between the physical properties and the concentration of surface active agent三、仪器和试剂仪器：DDS－308型电导率仪，超级恒温水浴。

药品：0.02 mol·dm-3的十二烷基硫酸钠（事先配制）。

材料：容量瓶（100 mL）移液管、洗耳球、锥形瓶。

电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度实验报告电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度实验十七电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度一、目的要求1．用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度2．了解表面活性剂的特性及胶束形成原理3．掌握电导仪的使用方法二、基本原理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、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。

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征。

表面活性剂成为溶液中的稳定分子可能采取的两种途径：1、是把亲水基留在水中，亲油基伸向油相或空气；2、是让表面活性剂的亲油基团相互靠在一起，以减少亲油基与水的接触面积。

前者就是表面活性剂分子吸附在界面上，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。

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。

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；但当溶液浓度达到临界胶束浓度时，随着胶束的生成，电导率发生改变，摩尔电导急剧下降，这就是电导法测定CMC的依据。

本实验利用电导仪测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电导值（或摩尔电导率），并作电导值（或摩尔电导率）与浓度的关系图，从图中的转折点即可求得临界胶束浓度。

三、实验步骤1．调节恒温水浴温度至25℃2．吸取10ml的0.02 mol〃dm-3十二烷基硫酸钠溶液于100ml 烧杯中，依次移入恒温后的电导水2ml、3ml、5ml、5ml、5ml、5ml、10ml、10ml、10ml、20ml，搅拌，分别测其电导率。