电导法测定十二烷基硫酸钠表面活性剂的.doc

设计性实验报告

实验名称 电导法测定十二烷基硫酸钠表面活性剂的
临界胶束浓度的测定及氯化钠对临界胶束浓度的影响

实验报告人 学号 班级
实验日期

室 温 大气压

指导老师
评 分

一、 前言
1.表面活性剂的结构，分类及基本性质【1】
表面活性剂具有明显“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、测定CMC的原理，方法
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，这个现象是测定CMC的实验依据。因此，通过测定溶液的某些物理性质的变化，可以测定CMC。
测定CMC的方法很多，常用的有表面张力法、电导法、染料法、增溶作用法、光散射法等。

电导法【2】

电导法是利用离子型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）曲线或摩尔电导率曲线上转折点求CMC。此法仅对离子型表面活性剂适用而对CMC值较大，表面活性低的表面活性剂因转折点不明显而不灵敏。
Λ为1mol电解质溶液的导电能力，Ｃ为电解质溶液的摩尔浓度

Λ为随电解质浓度而变，对强电解质的稀溶液Λ0为浓度无限稀时的摩尔电导，Ａ为常数。

十二烷基硫酸钠在不同温度下的CMC理论文献值【3】
温度/℃
20
25
30
35
40
CMC/(mol/L)
8.06×10-3
8.10×10-3
8.26×10-3
8.40×10-3
8.70×10-3

二、 实验部分
试剂和仪器
仪器名称
生产厂家
恒温槽
巩义市预华仪器有限责任公司
电导率仪
上海精科有限公司

试剂名
化学级别
生产厂家
十六烷基三甲基溴化铵
分析纯
上海展云化工有限公司

实验步骤

1、溶液配制
⑴取十二烷基硫酸钠在80℃烘干3h。准确称量干燥的SDS 28.8380g溶于干燥的烧杯中，转入1000ml容量瓶中定容做母液备用，此母液浓度为0.1000mol·L-1 。
⑵分别移取母液2.0、4.0、6.0、7.0、8.0、8.2、8.5、9.0、10.0、12.0ml于10 个100ml容量瓶中，用去离子水定容，准确配制0.002，0.004，0.006，0.007，0.008，0.0082、0.0085、0.009，0.010，0.012 mol·L-1的SDS溶液各100 ml。由稀到浓依次编号为1-10。
2、电导法测CMC
（1）电导率仪接通电源前观察表头指针是否指零，若有偏差调节表头下方凹孔，使其恰好为零。然后接通电源，仪器预热10分钟。
(2)打开恒温水浴调节温度至25℃。
（3）用蒸馏水淌洗电导池和电导电极三次，再用0.002mol·L-1的SDS淌洗三次。往电导池中倒入适量的0.002mol·L-1SDS溶液，插入电极，恒温至少15min。
（4）将电导率仪“量程选择”旋钮扳到最大测量挡，将“校正-测量”开关扳到“校正”位置，将“温度补偿”旋钮调到“25℃”。根据所用电极上标明的电极常数，调节“常数校正”到相应数值（例如所用电极的常数为0．98，则把“常数”钮白线对准0．98刻度线）。将“校正-测量”开关扳到“测量”位置，调节“量程选择”旋钮，根据仪器显示数字的有效位数选择适当量程，此时，仪器所显示的数值即为该溶液的电导率。
（5）将“校正-测量”开关扳到“校正”位置，倒掉电导池中的溶液，用下一个较浓的SDS溶液淌洗电导池和电导电极三次，倒入适量该溶液，插好电极，恒温15min后，按步骤（3）和（4）测定其电导率。如此按由稀到浓的顺序，测定其他浓度（0.004，0.006，0.007，0.008，0.0082，0.0085,0.009，0.010，0.012）SDS溶液的电导率。
（6）用去离子水将电导池和电导电极洗净，按步骤（3）和（4）测水的电导率
（7）测量结束后，把电极浸泡在蒸馏水中。关闭电导率仪和恒温水槽。将不同温度下电导率浓度曲线作到同一个坐标系中，进行比较。
3、加入NaCl后的十二烷基硫酸钠溶液电导率的测定
用上述配置好的十组十二烷基硫酸钠与NaCl的混合溶液,每组加入的浓度为0.5mol/L的NaCl 3ml。测量各组混合溶液的电导率,用作图法确定每组混合溶液的CMC,用于探讨钠离子（Na+）浓度对十二烷基硫酸钠CMC值的影响

三、 数据记录及处理
1. 25℃时十二烷基硫酸钠在不同浓度的电导率
浓度
0.002
0.004
序号
1
2
平均
1
2
平均
电导率
173.1
173.2
173.2
333
333
333
浓度
0.006
0.007
序号
1
2
平均
1
2
平均
电导率
452
453
452
494
494
494
浓度
0.008
0.0082
序号
1
2
平均
1
2
平均
电导率
554
554
554
564
564
564
浓度
0.0085
0.009
序号
1
2
平均
1
2
平均
电导率
596
596
596
601
601
601
浓度
0.010
0.012
序号
1
2
平均
1
2
平均
电导率
639
640
640
750
751
750

2. 加入NaCl后的十二烷基硫酸钠溶液的电导率

浓度
0.002
0.004
序号
1
2
平均
1
2
平均
电导率
800
799
800
943
943
943
浓度
0.006
0.007
序号
1
2
平均
1
2
平均
电导率
1035
1036
1036
1058
1058
1058
浓度
0.008
0.0082
序号
1
2
平均
1
2
平均
电导率
1100
1102
1101
1114
1113
1114
浓度
0.0085
0.009
序号
1
2
平均
1
2
平均
电导率
1129
1129
1129
1139
1140
1140
浓度
0.010
0.012
序号
1
2
平均
1
2
平均
电导率
1203
1205
1204
1292
1292
1292

四． 结果及讨论

结果

讨论
25℃时十二烷基硫酸钠的CMC值为0.010mol/L，在同等温度下的CMC理论值为0.0081mol/L，相对误差为23.4 %

加入3ml0.5mol/L的NaCl后的CMC值为0.0075mol/L，相对误差为8 %

钠离子（Na+）使十二烷基硫酸钠CMC值降低

误差来源分析
1. 系统误差
2. 配置溶液时，固体物质还没有完全溶解在水中
3. 滴加NaCl溶液时，会有偏差

注意事项
（1）溶液配制时要先进行超声波超声，后定容，超声前容量瓶中溶液离刻度线的距离适中，超声时间不能过长，防止破坏胶束。
（2）为避免气泡形成，保证表面活性剂完全溶解，影响浓度的准确性，在配制溶液时不能搅拌，定容时水要沿瓶壁缓缓加入。
（3）电导率仪的电极不使用时应浸泡在蒸馏水中，用时用滤纸轻轻沾干水分，不可用纸擦拭电极上的铂黑（以免影响电导池常数）。

五、参考文献
【1】赵振国.胶体与界面化学[M].北京：化学工业出版社，2003.
【2】王晓菊.电导法测定表面活性剂溶液的临界胶束浓度[J].化学工程师，1997,62：15～16.
【3】 赵国望．表面活性荆物理化学.北京大学出版杜.1984,138～ 164.