物理化学实验报告
一．实验目的及要求
1、理解表面活性剂溶液临界胶束浓度的意义。
2.掌握电导法测定离子型表面活性剂临界胶束浓度的方法，熟悉电导率仪的使用方法。
3.了解测定表面活性剂临界胶束浓度的几种方法。
二．实验原理
1．表面活性剂是一类具有“两亲”性质的分子组成的物质,其分子由极性和非极性两部分组成。按离子的类型可分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂三大类;
2．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(图1)
图1：表面活性剂的排列方式与浓度的关系
3．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。如图2所示。后者可用来制作液晶，它具有各向异性的性质。
图2：胶束的球型结构和层状结构
4．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与浓度的关系曲线出现明显转折，如下图3所示。
图3：25℃时十二烷基硫酸钠水溶液的物理性质和浓度关系
5．本实验通过测定不同浓度的十二烷基磺酸钠水溶液的电导值，作电导率-浓度关系图，由图中的转折点即可求出十二烷基磺酸钠水溶液在该温度下的临界胶束浓度。
对于离子型表面活性剂，其稀释溶液电导率的变化规律也同强电解质溶液一样。但是，随着溶液中胶束的生成，电导率和摩尔电导率发生明显变化，如图4所示，这就是电导法测定临界胶束浓度的依据。
图4：（a）十二烷基硫酸钠水溶液电导率与浓度的关系
（b）摩尔电导率与浓度平方根的关系
本实验采用电导法，应用DDS-11A型电导率仪测定不同浓度十二烷基硫酸钠水溶液的电导率（也可以求出摩尔电导率)，通过绘制电导率与浓度的关系图（κ -c图）或摩尔电导率与浓度的平方根的关系图（Λm-√c图)，由图中的转折点即可求出十二烷基硫酸钠水溶液在该温度下的临界胶束浓度。
三．实验仪器与药品
1.仪器:DDS-11A 型电导率仪1台; 铂黑电导电极1支; 磁力搅拌器1台; 100mL容量瓶2只; 100mL烧杯2只; 50mL移液管2支;
化学实验报告25mL酸式滴定管1支。
2．药品:十二烷基硫酸钠溶液（0.020mol/L)。
四．实验步骤
1.将浓度为0.020mol/L的十二烷基硫酸钠溶液稀释成浓度分别为
0. 0lmol/L和0.002molL的十二烷基硫酸钠溶液。
2.将电极安装到电导率仪上，接好电源线，开启电源开关预热10min,将校正、测量选择开关扳向“校正”,然后将仪器显示值调整到电极常数值,再将校正、测量选择开关扳向“测量”,选择合适的量程。
3.溶液电导率的测定。
①移取0.002mol/L十二烷基硫酸钠溶液50mL放入1号烧杯中;用蒸馏水冲洗电极并用滤纸将电极表面的水吸干，然后将其插入1号烧杯的溶液中（注意电极与烧杯底部保持一定的距离,以免影响搅拌), 测量电导率。往1号烧杯溶液中滴加0.020mol/L的十二烷基硫酸钠溶液1.0mL，开启搅拌器开关,溶液搅拌均匀后，测定电导率;然后依次滴加0.020mol/L 的十二烷基硫酸钠溶液4.OmL、5.0mL、5.0mL和5.0mL，同上方法测定电导率的值,将实验数据记录在表中。
2取出电极,用蒸馏水将其冲洗干净并用滤纸将电极表面的水吸干。移取0.010mol/L十二烷基硫酸钠溶液50mL放入2号烧杯中,将电极放入溶液中测定其电导率。开启搅拌开关，给2
号烧杯中依次滴加0.020mol/L的十二烷基硫酸钠溶液8mL、10mL、 10mL和15mL,测定各不同浓度溶液的电导率,将实验数据记录在表中。
4.实验结束后,关闭仪器电源开关。从烧杯中取出电极，用蒸馏水冲洗干净后浸泡在蒸馏水中。
五．数据处理
1．计算出不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的浓度c和√c
2．根据公式计算出不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的摩尔电导率Λm。
3.将计算结果填入下表中，用Origin或Excel软件绘制κ-c或
m-√c关系图，由图中转折点确定出临界胶束浓度CMC的值。
六．实验注意事项
1.电极在冲洗后用滤纸将水吸干,不要用滤纸擦电极上的铂黑，以免使铂黑脱落而改变电导池常数
2.测量过程中,搅拌速度不可太快，以免碰坏电极。
3稀释十烷基硫酸钠水溶液时，防止猛烈振荡，以免产生大量气泡影响测定。
七．思考题
1.非离子型表面活性剂能否用本实验方法测定临界胶束浓度﹖为什么?若不能，则可用何种方法测定?
答:不能，因为本实验时采用电导法测电导与浓度变化关系的转折点来确定临界胶束浓度，非离子型表面活性剂可导电的离子少，不能用电导法测，可以用表面张力和渗透压法测。
2.若要知道所测得的临界胶束是否准确，可用什么实验方法验证之?
答∶可以通过其他试验方法测定同温度下的CMC，比较检验该方法测得的CMC是否准确。如表面张力法或紫外光谱法等。
3.试说出电导法测定临界胶束浓度的原理。
通过测定同一温度不同溶液浓度的电导率，并作出电导率与浓度的关系图从图中的转折点求出CMC（临界胶束浓度）。
发布评论