1、2022-2-92019級物理化學實驗 2019年年4月月1. 了解表面活性劑的特性及膠束形成原理。了解表面活性劑的特性及膠束形成原理。2. 掌握電導儀的使用方法。掌握電導儀的使用方法。3. 用電導法測定十二烷基苯磺酸鈉用電導法測定十二烷基苯磺酸鈉LAS的臨界膠束濃度。的臨界膠束濃度。 4.考察氯化鈉濃度對考察氯化鈉濃度對LAS臨界膠束縛濃度的臨界膠束縛濃度的影響。影響。 明顯明顯“兩親性質的分子，即含有親油的足夠長兩親性質的分子，即含有親油的足夠長的的(大于大于1012個碳原子個碳原子)烴基，又含有親水的極性基烴基，又含有親水的極性基團。由這一類分子組成的物質稱為表面活性劑，表面團。由這一類

2、分子組成的物質稱為表面活性劑，表面活性劑分子都是由極性部分和非極性部分組成的。活性劑分子都是由極性部分和非極性部分組成的。 表面活性劑進入水中，在低濃度時呈表面活性劑進入水中，在低濃度時呈分子狀態，并且三三兩兩地把親油基團靠分子狀態，并且三三兩兩地把親油基團靠攏而分散在水中。當溶液濃度加大到一定攏而分散在水中。當溶液濃度加大到一定程度時，許多表面活性物質的分子立刻結程度時，許多表面活性物質的分子立刻結合成很大的集團，構成膠束合成很大的集團，構成膠束”。 以膠束形式存在于水中的表面活性物質是比較以膠束形式存在于水中的表面活性物質是比較穩定的。表面活性物質在水中形成膠束所需的最低穩定的。表面活性物

3、質在水中形成膠束所需的最低濃度稱為臨界膠束濃度，以濃度稱為臨界膠束濃度，以CMC表示。表示。 當表面活性劑溶于水中后，不但定向地吸附在當表面活性劑溶于水中后，不但定向地吸附在溶液表面，而且達到一定濃度時還會在溶液中發生溶液表面，而且達到一定濃度時還會在溶液中發生定向排列而形成膠束。表面活性劑為了使自己成為定向排列而形成膠束。表面活性劑為了使自己成為溶液中的穩定分子，有可能采取的兩種途徑：一是溶液中的穩定分子，有可能采取的兩種途徑：一是把親水基留在水中，親油基伸向油相或空氣；二是把親水基留在水中，親油基伸向油相或空氣；二是讓表面活性劑的親油基團相互靠在一起，以減少親讓表面活性劑的親油基團相互靠在

4、一起，以減少親油基與水的接觸面積。油基與水的接觸面積。 前者就是表面活性劑分子吸附在界面上，其結前者就是表面活性劑分子吸附在界面上，其結果是降低界面張力果是降低界面張力, ,形成定向排列的單分子膜，后者形成定向排列的單分子膜，后者就形成了膠束。由于膠束的親水基方向朝外，與水就形成了膠束。由于膠束的親水基方向朝外，與水分子相互吸引，使表面活性劑能穩定溶于水中。分子相互吸引，使表面活性劑能穩定溶于水中。 本實驗利用本實驗利用DDS-11A型電導儀測定型電導儀測定不同濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液的電不同濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液的電導值導值(也可換算成摩爾電導率也可換算成摩爾電導率)，并作電，并作電導

5、值導值(或摩爾電導率或摩爾電導率)與濃度的關系圖，與濃度的關系圖，從圖中的轉折點求得臨界膠束濃度。從圖中的轉折點求得臨界膠束濃度。 實驗原理實驗原理1. 電導電導(G)和電導率（和電導率（）描述導體導電能力的大小，常以電阻的倒數表示。描述導體導電能力的大小，常以電阻的倒數表示。G=1/R， 單位是西門子單位是西門子S 。G=(A/l) 或或 =(1/A)(1/R) 稱為電導率或比電導稱為電導率或比電導( =1/ ),它相當于長度為它相當于長度為1m,截面積為截面積為1m2導體的電導導體的電導,其單位是其單位是Sm-1。對于確定的電導池來說對于確定的電導池來說,1/A是常數是常數,稱為電導池常數

6、。電導池常數稱為電導池常數。電導池常數可通過測定已知電導率的電解質溶液的電導可通過測定已知電導率的電解質溶液的電導(或電阻或電阻)來確定。來確定。 2. 摩爾電導摩爾電導1mol電解質全部置于相距為電解質全部置于相距為1m的兩個電極之間的兩個電極之間,溶液的電導稱之溶液的電導稱之為摩爾電導為摩爾電導,以以 m表示。表示。 如溶液的濃度以如溶液的濃度以C表示表示,則電導可以表示為則電導可以表示為: m = /(1000C)式中式中 m的單位是的單位是Sm2mol-1;C的單位是的單位是moldm-3。 電導率儀一臺；電導率儀一臺；容量瓶容量瓶(50mL) 12只；只；電導電極一支；電導電極一支；

7、儀器：儀器：試劑：試劑：十二烷基苯磺酸鈉十二烷基苯磺酸鈉( (分析純分析純) )氯化鈉氯化鈉 取取2g/L的十二烷基苯磺酸鈉溶液的十二烷基苯磺酸鈉溶液10毫升，測定毫升，測定其電導。之后，每次加入其電導。之后，每次加入5毫升稀釋到一定濃度毫升稀釋到一定濃度的氯化鈉稀釋的氯化鈉稀釋1、2組組0.2g/L;3、4組組0.4g/L；5、6組組0.6g/L；7、8組組0.8g/L氯化鈉溶液進行稀氯化鈉溶液進行稀釋并測定電導，一共稀釋測定釋并測定電導，一共稀釋測定18次，至總體積次，至總體積100毫升。毫升。2. 開通電導率儀的電源預熱開通電導率儀的電源預熱20min。3. 列表記錄各溶液對應的電導，并

8、換算成電導列表記錄各溶液對應的電導，并換算成電導率或摩爾電導率。率或摩爾電導率。 3. 試驗數據記錄表試驗數據記錄表濃度濃度/molL-1電導率電導率濃度濃度/molL-1電導率電導率1. 計算各濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液的電計算各濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液的電導率和摩爾電導率。導率和摩爾電導率。2. 將數據列表，做將數據列表，做-c圖與圖與mc圖，由曲線圖，由曲線轉折點確定臨界膠束濃度轉折點確定臨界膠束濃度CMC值。值。w若要知道所測得的臨界膠束濃度是否準確，可若要知道所測得的臨界膠束濃度是否準確，可用什么實驗方法驗證之？用什么實驗方法驗證之？w溶解的表面活性劑分子與膠束之間的平衡溫度溶解的

9、表面活性劑分子與膠束之間的平衡溫度和濃度有關系，其關系式為：和濃度有關系，其關系式為： 2CMCdln=-d2RcHTT試問如何測出其熱效應試問如何測出其熱效應H？w 表面活性劑的滲透，潤濕，乳化，去污，分散，增溶和起泡作用等基本原理廣泛應用于石油，煤炭，機械，化工，冶金，材料及輕工業，農業生產中，研究表面活性劑溶液的物理溶液化學性質吸附和內部性質膠束形成有著重要意義。而臨界膠束濃度CMC可以作為表面活性劑的表面活性的一種量度。因為CMC越小，則表示這種表面活性劑形成膠束所需濃度越低，達到表面界面飽和吸附的濃度越低。因而改變表面性質起到潤濕，乳化，增溶和起泡等作用所需的濃度越低，另外，臨界膠束濃度又是表面活性劑溶液性質發生顯著變化的一個“分水嶺”。因此，表面活性劑的大量研究工作都與各種體系中的CMC測定有關。w 測定CMC的方法很多，常用的有表面張力法，電導法，染料法，增溶作用法，光散射法等。這些方法，原理上都是從溶液的物理化學性質隨濃度變化關系出發求得。其中表面張力和電導法比較簡便準確。表面張力法除了可求得CMC之外，還可以求出表面吸附等溫