电导法测定阳离子型表面活性剂临界胶束浓度实验研究
文章编号：0367-6358（2015）03-0143-03
由于表面活性剂溶液的表面张力、摩尔电导率、增溶作用等物理性质随着胶束的形成而发生突变，利用这些性质与表面活性剂浓度之间的关系，通过测定发生这些突变时的转变点，可推测出表面活性剂的临界胶束浓度（CriticalMicelleConcentration，CMC）。离子型表面活性剂在稀溶液中能电离得正、负离子，性质与正常的强电解质溶液相似，溶液的电导率随浓度的上升而增加。离子型表面活性剂的导电性质在CMC前后有很大不同，在CMC之前，离子型表面活性剂单分子导电，随着表面活性剂浓度增加，电导率成正比的增大；在CMC之后，以单体分子和胶束聚集体的形式导电，此时增加表面活性剂浓度，电导率的增大率显著减小。在浓度一电导率图上表现为前后直线斜率的变化，直线的交点所对应的浓度即CMC。
电导法是测定离子型表面活性剂临界胶束浓度的经典方法，具有取样少、操作简便、数据准确等特点，蔡亮等建立了胶束电动力学模型，对其进行深入的研究，表面活性剂的排列情况与浓度关系见图1。测定了几种长碳链烷基季铵盐如十四烷基三甲基氯化铵等阳离子型表面活性剂在水溶液中的CMC，比较讨论了碳链上碳原子个数对表面活性剂CMC的影响。
1 实验部分
1.1 仪器与药品
DDS-11A型电导率仪（上海精密科学仪器有限公司）；DJS-10C型电导电极（上海虹益仪器仪表有限公司）；HH-2型数显恒温水浴锅（上海常思工贸有限公司）；JA-2004型电子天平（上海雷韵试验仪器制造有限公司）。
十四烷基三甲基氯化铵（TTAC），十六烷基三甲基氯化铵（CTAC），十八烷基三甲基氯化铵（STAC）（苏州诺德派森医药科技有限公司），试剂均为分析纯；重蒸馏水（自制）。
1.2 实验方法
TTAC、CTAC、STAC85℃烘干3h，用重蒸馏水准确配制一系列浓度的溶液，待测；调节恒温水浴25±0.1℃；用电导法从稀到浓分别测定各溶液的电导率值，各溶液测定前必须恒温10min，每个溶液的电导率读数3次，取平均值；列表记录各溶液对应的电导率值并计算出相应的摩尔电导率。
2 结果与讨论
2.1 TTAC溶液临界胶束浓度（CMC）的测定
在恒温25℃条件下，通过测电导率并进行数据处理，考察了一系列浓度，最终确定为：0.004mol/L，0.006mol/L，0.008mol/L，0.010mol/L，0.012mol/L，0.014mol/L共六个浓度（见表1）；电导率值及摩尔电导率值与浓度的关系见图2，可得TTAC溶液的CMC=0.0058mol/L。
2.2 CTAC溶液临界胶束浓度（CMC）的测定
在恒温25℃条件下，测定电导率并进行数据处理，考察了一系列浓度，最终确定为：0.002mol/L，0.004mol/L，0.006mol/L，0.008mol/L，0.010tool/L，O.012mol/L，0.014mol/L共七个浓度（见表2）；电导率值及摩尔电导率值与浓度的关系见图3，可得CTAC溶液的CMC=0.0041mol/L。
2.3 STAC溶液临界胶束浓度（CMC）的测定
在恒温25℃条件下，通过测电导率并处理数据，考察了一系列浓度，最终确定为：0.002mol/L，0.004mol/L，0.006mol/L，0.008mol/L，0.010mol/L，0.012mol/L，0.014mol/L共7个浓度（见表3）；电导率值及摩尔电导率值与浓度的关系见图4，可得STAC溶液的CMC=0.0039mol/L。
2.4 TTAC、CTAC、STAC溶液临界胶束浓度（CMC）的比较
通过对上述三种长碳链烷基季铵盐溶液临界胶束浓度的确定（见表4），由表4可知随着碳链上碳原子个数的增多，相应的临界胶束浓度（CMC）呈减小趋势，即从0.0058mol/L到0.0039mol/L。
3 结论
本实验选择了三种阳离子型表面活性剂（TTAC、CTAC、STAC），分别测定了25℃条件下不同浓度的电导率值，计算得到了摩尔电导率值，研究了电导率值、摩尔电导率值与浓度的关系，确定了三种表面活性剂水溶液的临界胶束浓度分别为CMC（TTAC）=0.0058mol/L，CMC（CTAC）=0.0041mol/L，CMC（STAC）=0.0039mol/L。
实验表明：（1）试剂及仪器等方面的因素对测定结果有一定影响；（2）随着长碳链烷基季铵盐碳链上碳原子个数增多，临界胶束浓度（CMC）呈减小趋势，造成这一现象的可能原因是随着疏水基碳链上碳原子个数增多，更易形成胶束，导致表面活性剂的临界胶束浓度降低；（3）温度对测定结果并无显著影响，实验中可以不设恒温水浴，既可保证实验的严谨性，还能节省实验时间。
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