设计实验
室温：26.3℃表
大气压：101.27KPa 面
活的
指导老师：性临
剂界
胶
束及
浓其
度影
定响
因
素
2010年5月22日
表面活性剂的临界胶束浓度的测定及其影响因素
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。
表面活性剂除了在日常生活中作为洗涤剂，其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。
临界胶束浓度可体现表面活性剂的性能，本文通过测表面张力探求其临界胶束浓度。
关键字：表面活性剂物理化学应用临界胶束浓度表面张力
引言：
随着科技飞速发展和现代文盟的不断进步，人们对表面活性剂的使用要求也越来越高，即温和，易生物降解和多功能性，强调使用安全，生态保护和提高效率。
可通过测其临界胶束浓度CMC来反映表面活性剂的性能。
临界胶束浓度CMC是表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES）在25℃时呈白色或浅黄色凝胶状膏体，无异味，活性物含量(%) 68-72，游离油(%) ≤3.5，硫酸钠(%) ≤1.5，PH值(25℃，2%样品水溶液) 7.0-9.5，色泽(klett，5%活性物水溶液) ≤30，临界胶束浓度约0.003 mol / L，易溶于水，具有优良的去污、乳化、发泡性能和抗硬水性能，温和的洗涤性质不会损伤皮肤；广泛应用于香波、浴液、餐具洗涤剂、复合皂等洗涤化妆用品；用于纺织工业润湿剂、清洁剂等。
本实验通过测其表面张力来找其临界胶束浓度；表面张力测定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，当达到临界胶束浓度时，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。
在表面活性剂溶液中添加盐（含反电离子），使其临界胶束浓度下降；醇对表面活性剂临界胶束浓度的影响较复杂，但一般地随醇加入量增大而减小，其减小程度与醇的结构有关，对于脂肪醇来说，其减小表面活性剂临界胶束浓度的能力随碳氢键增加而增加，因为醇分子能穿入胶束形成混合胶束，减小表面活性剂离子间排斥力，同时由于醇分子的加入使体系的熵值增大，所以胶束易于形成和
增大，是临界胶束浓度降低。
1．实验目的
1．1学习利用表面张力法来测其临界胶束浓度
1．2探究盐（NaCl），乙醇对临界胶束浓度的影响
2．实验原理
2.1 σ₁=σ₂•ΔP₁/ΔP₂= K •ΔP₁
先通过测水的ΔP，根据室温查得水的σ，求得仪器常数K
然后根据上式，测出不同浓度AES的ΔP i,求σi
2.2 作图σi－㏒C i,曲线的转折点即CMC
2.3 NaCl（反电离子）降低临界胶束浓度；乙醇降低临界胶束浓度
3．仪器和药品
AES NaCl 乙醇蒸馏水表面张力测定装置数字式微压差测量仪 100ml容量瓶（十只）锥形瓶等
4．实验步骤
4.1仪器常数的测定：仔细洗净支管试管和毛细管，按最大气泡测定表面张力的装置图连接装置，在滴定漏斗中装满水，调节微压差仪，与大气相通时，压差为零，加入适量蒸馏水于支管试管中，调节毛细管的高低使其端面相切。
注意使毛细管保持垂直并注意液面位置。
打开滴液漏斗活塞进行缓慢抽气，使气泡从毛细管口逸出。
调节水的滴出速度，5～10秒一个，注意气泡形成的速度应保持稳定，然后仔细观察，记录最大ΔP值三次，取其平均值，从实验数据表中查出实验温度下纯水的表面张力σ，求得K
4.2 AES表面张力测定：先配制0.02 mol / L的AES溶液，再稀释成浓度分别为0.01 0.005 0.0045 0.004 0.0035 0.003 0.0025 0.002 0.0015 0.001（mol / L）的AES溶液；分别加入支管试管中，按步骤一测其ΔP i，与水比较求其σi
4.3 NaCl的影响：配制浓度为40g /L的NaCl溶液，取3mlNaCl于样品
浓度为0.005 0.004 0.0035 0.003 0.0025 0.002 0.0015 0.001（mol / L）的AES溶液中加去离子水于100ml，同样方法加人6mlNaCl，9mlNaCl形成三组实验，按步骤一测其ΔP i，与水比较求其σi（由于时间不足，本次实验只做了第一组3ml的）
4.4 乙醇的影响：取1ml的乙醇于样品浓度为0.005 0.004 0.0035 0.003 0.0025 0.002 0.0015 0.001（mol / L）的AES溶液中加去离子水于100ml，同样方法加人2ml乙醇，3ml乙醇形成三组实验，按步骤一测其ΔP i，与水比较求其σi（由于时间不足，本次实验只做了第一组1ml的）
4.5 分别作图σi－㏒C i，找曲线的转折点CMC
5. 数据处理
5.1测得纯水在２６℃时σ=０．０７１８２Ｎ/ｍΔP１=５９２PaΔP２=５９４PaΔP３=５９２PaΔP平均=５９２Pa经计算仪器常数K=０．１２１１Ｎ/ｍ·ｋPa
如图可得第一个转折点约是㏒C=-0.52处，C=0.003 mol / L，与理论值一样5.2加入3ml40g /L的NaCl的影响
如图第一个转折点约为㏒C=-2.4处，C=0.004若第一次实验数据准确，则临界胶束浓度变大了，与理论不符；要么是第一次数据有误差，临界胶束浓度应在一个范围内，要么是此处第一个转折点出现误差
第二个转折点约㏒C=2.7处，C=0.002临界胶束浓度降低，符合理论依据
5.3加入1ml乙醇的影响
如图第一个转折点约为㏒C=-2.4处，C=0.004若第一次实验数据准确，则临界胶束浓度变大了，与理论不符；要么是第一次数据有误差，临界胶束浓度应在一个范围内，要么是此处第一个转折点出现误差
第二个转折点约㏒C=2.6处，C=0.0025临界胶束浓度降低，符号理论依据
第三个转折点约㏒C=2.7处，C=0.002临界胶束浓度降低，符合理论依据６．误差分析
经查数据AES的临界胶束浓度在0.003mol / L左右，实验所得数据在误差范围允许内，误差来源有：1.所配制溶液浓度有所偏差 2.数据式微压差测量的数据随气泡冒出速率变化而变化，而在5～10秒一个都满足要求，但不能保证每次气泡速率一致 3.仪器的精密度不高 4.实验中有气泡出现，给测定带来误差
参考文献
[1] 邹耀洪，鱼维洁. 温度，氯化钠及乙醇对离子型表面活性剂临界胶束浓度的影响[J].
常熟高专学报，2003.
[2] 朱云云，周长山，林青枝.表面活性剂临界胶束浓度测定方法的研究[J].河北师范大学
学报，1996.
[3] 赵振华.表面活性剂浅谈[J].云南化工，1989.
[4] 贝澄，杨新长.窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐[J].日用化学品科学，2003.
体会和建议
1.表面张力法测临界胶束浓度非常耗时，建议用其他快速且准确的方法
2.在调节气泡冒出速率时可根据之前的调节找感觉快速调出，可节省时间
3.配制的第一次粗浓浓度约为理论值的20倍，这样稀释时所用体积更少，以免用量太多以致后面不足
4.两同学配合时可以一个配溶液，一个测气压差，这样可加快完成实验
5.应先理好实验进程再做实验，减少进程中出现差错的可能性
6.由于是表面活性剂，实验过程中会出现起泡现象，可拿洗耳球吹，切不可去掉，因为气泡也占一定体积。