十六烷基三甲基溴化铵的临界胶束浓度的测定.doc

十六烷基三甲基溴化铵的临界胶束浓度的测定
摘要：凡能显著改变表面（或界面）性质的物质都称为表面活性剂【1】。表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)作为表面活性剂的表面活性的一种量度，是表面活性溶液性质的重要表征之一【2】。表面活性剂的一些理化性质，如表面张力, 摩尔电导率, 渗透压、浊度、光学性质等在临界胶束浓度时都有显著的变化,所以通过测定发生这些显著变化时的转变点,就可以得知。本文采用电导率法、紫外分光光度法测定CMC，并研究温度对CMC的影响。
关键词：十六烷基三甲基溴化铵；CMC；电导率法；温度；紫外分光光度法
引言：  凡能显著改变表面（或界面）性质的物质都称为表面活性剂。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。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CMC。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。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，因此，通过测定溶液的某些物理性质的变化，可以测定CMC。测定溶液临界胶束浓度的方法有多种，如表面张力法、光散射法、比色法、浊度法、电导率法等，本实验采用电导率法、紫外分光光度法。CMC影响因素【3】： CMC是表面活性剂表面活性大小的重要参数一般主要受分子结构亲水基和疏水基的大小与性质添加物和温度的影响。在表面活性剂分子中疏水基增大或疏水性增强CMC减小亲水基亲水性增强CMC增大离子型比非离子型表面活性剂的CMC大得多。中性无机盐的加入降低离子型表面活性剂的CMC而对非离子型的影响不大。温度升高对离子型和非离子型表面活性剂的CMC的影响有相反的规律前者CMC升高后者减小。此外实验方法也会对CMC产生影响
1、实验部分
1.1实验试剂及仪器：DDS-11电导率仪1台；UT-1810分光光度计；260型电导电极1支；超级恒温水浴一套；超声振荡仪1台；分析天平1台；1000ml容量瓶2只；100ml容量瓶10只；1000ml烧杯2只；100ml烧杯2只；5ml、10移液管1只；10个比色管；十六烷基三甲基溴化铵（分析纯）；芘荧光探针溶液
1.2实验方法
1、准确称取7.2889ｇ十六烷基三甲基溴化铵在小烧杯中溶解，转移至大烧杯中，超声振动20分钟，转移至1000ml容量瓶中定容。依次取2ml,2ml,3ml,4ml,5ml,6ml,7ml,8ml,9ml,10ml上述溶液于10个100ml容量瓶中定容，配制成0.0002、0.0004、0.0006、0.0008、0.0010、0.0012、0.0014、0.0016、0.0018、0.0020mol/L的溶液。
电导率法：2.将超级恒温槽与恒温电导池连通，恒温水浴调至30℃
3. 打开电导率仪开关，将“量程选择”旋钮调至最大测量挡，将“校正-测量”开关扳到“校正”位置，将“温度补偿”旋钮调到“30℃”。根据电极上标明的电极常数，调节“常数校正”旋钮到相应数值。
4.用蒸馏水淌洗电导池和电极三次，空干电导池，擦净电极。往电导池中加入25.00ml 0.0002mol/L的CTAB溶液，插入电导电极，至少恒温15分钟。将“校正-测量”旋钮开关扳到“测量”位置，调节“量程选择”旋钮，根据仪器显示的有效位数确定适当量程，此时，仪器所显示的数值即为该溶液电导率。
5.将0.0002mol/L的CTAB溶液换成其他浓度的溶液，由小到大依次测定电导率。
6.在室温下测定各浓度溶液的电导率。
染料法：2.取比色管滴加一滴荧光探针溶液并加入CTAB溶液。
3. （1）打开TU-1810型紫外分光光度计开关。
（2）仪器初始化。如果自检各项都正常后 ，进入工作界面，预热半小时后，便可进入以下操作。
（3）光谱扫描。根据屏幕菜单提示进入光谱扫描。设置光谱扫描参数基线校正:选择基线校正按键，在样品池中加入蒸馏水作为参比溶液，基线校正完后单击 存入基线，取出参比溶液。扫描 倒掉取出的参比溶液，在比色皿中0.002mol/lCTAB溶液。单击START进行扫描，当扫描完毕后，单击F2,输入阀值1检出图谱的峰
（4）取出比色皿，换用下一个浓度的溶液，充分淌洗。测定0.004mol/l的最大吸收波长。以此类推，依次测量其他浓度溶液的最大吸收波长。
（5）测量完毕后，关闭开关，取下电源插头，取出样品池洗净、放好，盖好比色皿箱室盖和仪器。
2、结果与讨论
1、数据记录
浓度/(mol/l)
30℃电导率us/cm
室温（23.6)电导率us/cm
室温（22.8℃）λm/nm
0.0002
21.3
19.69
599
0.0004
40.2
34.7
599
0.0006
57.9
49.9
599
0.0008
76.9
66.6
599
0.0010
90.5
76.1
500
0.0012
100
82.9
500
0.0014
105.4
90.4
500
0.0016
109.1
93.7
500
0.0018
113.4
99.9
500
0.0020
117.8
104.9
500

2、温度对CMC的影响

3、紫外分光度法测得CMC

参考文献:
【1】 赵振国.应用胶体与界面化学[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
【3】 唐林，孟阿兰，刘红天.物理化学实验. 北京:化学工业出版社,2008.1.
附:
CTAB溶解性：13 g/L (20°C)、分子量 364.446
CTAB的临界胶束浓度与温度的关系：c（cmc）=（0.0766t+7.29）*10^-4
30℃的cmc：0.0009588mol/L 40℃的cmc：0.0010354 mol/L