表面活性剂的物理化学性质的研究
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山东轻工业学院
物理化学综合设计实验
(Ⅱ)
实验名称:表面活性剂的物理化学性质
的研究
学生班级:化学10-1
学生姓名:田冰冰
学生学号:201004011005
指导教师:张君
完成时间:2013年6月30号表面活性剂的物理化学性质的研究
作者：田冰冰学号：201004011005
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。临界胶束浓度可体现表面
活性剂的性能，本实验采用电导法和表面张力法两种方法求表面活性剂的CMC。表面张力法即最大气泡法，采用表面张力仪，测量不同浓度的十二烷基
硫酸钠水溶液鼓泡时的最大压差值。电导法中测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水
溶液的电导值。作出表面张力（最大压差）与浓度，电导率与浓度的关系图，从
图中转折点处找出临界胶束浓度(CMC)。
关键词:临界胶束浓度(CMC)最大气泡法电导法转折点
一、综述
十二烷基磺酸钠(SDS)是一种无毒的阴离子表面活性剂，其化学性质稳定，
在酸性或碱性介质中以及加热条件下都不会分解．它有很好的脱脂能力并能够降
低水的表面张力，具有润湿、渗透和乳化的性能，在工业上具有广泛的用途。
表面活性剂（surfactant）被誉为“工业味精”，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。表面活性剂，其分子结构由两部分构成。分子的一端为非极亲油的疏水基，有时也称为亲油基；分子的另
一端为极性亲水的亲水基，有时也称为疏油基或形象地称为亲水头。两类结构与性能截然相
反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接，形成了一种不对称的、极性
的结构，因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油，便又不是整体亲水或亲油的特性。表面
活性剂的这种特有结构通常称之为“双亲结构”（amphiphilicstructure），表面活性剂分子因
而也常被称作“双亲分子”。它是一大类有机化合物，他们的性质极具特色，应用极
为灵活、广泛，有很大的实用价值和理论意义。
表面活性剂在一定浓度时能形成胶束，形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓
度，用CMC表示．临界胶束浓度(CMC)是表征表面活性剂表面活性的重要指标之
一,常用的测定方法有表面张力法、电导法、染料法、增溶法、渗透压法。
本实验研究的是用电导法和最大张力法测定表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)，以及其溶液中加入无机盐和有机醇等物质对其产生的影响。
表面活性剂的表面活性源于其分子的两亲结构，亲水基团使分子有进入水的
趋向，而憎水基团则竭力阻止其在水中溶解而从水的内部向外迁移，有逃逸水相
的倾向，而这两倾向平衡的结果使表面活性剂在水表的富集，亲水基伸向水中，
憎水基伸向空气，其结果是水表面好像被一层非极性的碳氢链所覆盖，从而导致
水的表面张力下降。表面活性剂在界面富集吸附一般的单分子层，当表面吸附达
到饱和时，表面活性剂分子不能在表面继续富集，而憎水基的疏水作用仍竭力促
使基分子逃离水环境，于是表面活性剂分子则在溶液内部自聚，即疏水基聚在一
起形成内核，亲水基朝外与水接触，形成最简单的胶团。而开始形成胶团时的表
面活性剂的浓度称之为临界胶束浓度，简称cmc。二、实验1实验原理
“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，表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的。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，以CMC表示。当表面活
性剂溶于水中后，不但定向地吸附在溶液表面，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。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
面活性剂能稳定溶于水中。
本实验测定CMC的方法为：(1)表面张力法表面张力测定法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，当到达临界胶束浓度时，
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。如果在表面活性剂中或溶液中含有少量长链
醇、高级胺、脂肪酸等高表面活性的极性有机物时，溶液的表面张力-浓度对数
曲线上的转折可能变得不明显，但出现一个最低值。这也是用以鉴别表面活性剂
纯度的方法之一。
本实验使用最大气泡法，采用表面张力仪，测量不同浓度的十二烷基硫酸钠
水溶液鼓泡时的最大压差值(2)电导法本法仅适合于表面活性较强的离子表面活性剂CMC的测定，以
表面活性剂溶液电导率或摩尔电导率对浓度或浓度的平方根作图，曲线的转折点
即CMC。溶液中若含有无机离子时，方法的灵敏度大大下降。
本实验利用DDS-11A型电导仪，测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电
导值(也可换算成摩尔电导率)，并作电导值(或摩尔电导率)与浓度的关系图，从图中的转折点求得临界胶束浓度。
2实验仪器和药品
表面张力仪一套、DDS-11A电导率仪一台、容量瓶(100mL)10只、260型电
导电极一支、恒温水浴一套、容量瓶(1000mL)一只。
氯化钾(分析纯)、十二烷基硫酸钠(分析纯)、电导水
3实验内容
1、用电导水或重蒸馏水准确配制0.01mol·L-1的KCl标准溶液。
2、取十二烷基硫酸钠在80℃烘干3小时，用电导水或重蒸馏水准确配制
0.002，0.004，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.014，0.018，
0.020mol·L-1的十二烷基硫酸钠溶液各100mL.（十二烷基硫酸钠为固体，自行
计算并配制保存于容量瓶中，贴好标签）
3、开通电导率仪和恒温水浴的电源预热20min。调节恒温水浴温度至25℃
或其它合适温度。
4、采用表面张力仪，采用最大汽泡法测量不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶
液鼓泡时的最大压差值
5、在恒定的温度下，用0.01mol·L-1KCl标准溶液标定电导池常数。
用DDS-11A型电导仪从稀到浓分别测定上述各溶液的电导值。用后一个溶液荡洗
存放前一个溶液的电导池三次以上，各溶液测定时必须恒温10秒钟，每个溶液
的电导读数三次，取平均值。
6、列表记录各溶液对应的电导，并换算成电导率或摩尔电导率。
7、用电导水配制氯化钠浓度为0.02mol·L-1的溶液100mL,取相同体积的氯
化钠溶液(5mL)分别加入十二烷基磺酸钠溶液(浓度同2)中,测量该组溶液的电导
率值，记下测量值。
8、用电导水配制正丁醇浓度为0.8mol·L-1的溶液100mL，取相同体积的
正丁醇溶液(5mL)分别加入到十二烷基磺酸钠溶液(浓度同上)中，测量该组溶液
的电导率值，记下测量值。
9、实验结束后，用蒸馏水洗净试管和电极。
三、实验结果和讨论实验数据记录
表1不同浓度的十二烷基磺酸钠溶液的电导率
表2加氯化钾后十二烷基磺酸钠溶液的电导率浓度mol·L-1电导率ms/cm一二三平均0.0020.1450.1520.1500.1490.0040.2690.2700.2700.2700.OO60.3660.3670.3670.3670.0070.4090.4090.4060.4080.0080.4480.4520.4530.4510.0090.4620.4620.4630.4620.0100.5230.5230.5210.5220.0120.5860.5850.5860.5860.0140.6380.6390.6390.6390.0180.7740.7740.7730.7740.0200.8100.8120.8120.811浓度mol·L-1电导率ms/cm一二三平均0.0020.2600.2590.2580.2590.0040.3740.3740.3730.3740.OO60.4650.4630.4640.4640.0070.5020.5000.5020.5010.0080.5370.5360.5360.5360.0090.5520.5510.5510.5510.0100.6060.6050.6050.6050.0120.6660.6660.6660.6660.0140.7160.7160.7150.7160.0180.8420.8420.8420.8420.0200.8790.8780.8780.878表3加正丁醇后十二烷基磺酸钠溶液的电导率
表4不同浓度的十二烷基磺酸钠溶液的表面张力浓度mol·L-1电导率ms/cm一二三平均0.0020.1290.1290.1290.1290.0040.2560.2560.2550.2560.OO60.3730.3730.3730.3730.0070.4310.4320.4310.4310.0080.4700.4700.4690.4700.0090.5660.5640.5650.5650.0100.5870.5870.5860.5870.0120.7750.7740.7740.7740.0140.8110.8110.8100.8110.0181.0151.0131.0101.0130.0201.0791.0801.0751.078浓度mol·L-1表面张力Pa×103一二三平均0.0020.4590.4610.4650.4620.0040.4900.4880.4910.4900.OO60.4770.4710.4710.4730.0070.4410.4530.4620.4520.0080.4210.4360.4300.4290.0090.4320.4430.4450.4400.0100.4410.4380.4370.4390.0120.4500.4510.4530.4510.0140.4490.4510.4520.4510.0180.4500.4530.4520.4510.0200.4520.4560.4540.454
