毕业设计（论文）有机物对溴化十六烷基吡啶CMC值的影响.doc

提供全套毕业论文图纸，欢迎咨询有机物对溴化十六烷基吡啶CMC值的影响[摘要]通过电导法分别测定了在25℃及35℃下，乙醇、正丁醇对溴化十六烷基吡啶（CPB）溶液临界胶束浓度（CMC）的影响，结果表明：随着温度和有机物浓度的增加，溴化十六烷基吡啶临界胶束浓度也随之增加，同时，正丁醇对CPB溶液临界胶束浓度的影响大于乙醇对CPB溶液临界胶束浓度通过计算胶束形成的热力学参数的结果表明：值均为负值，说明胶束形成过程都是自发的，在等温条件下，分别加入相同体积的乙醇和正丁醇时，加入乙醇后的小于加入正丁醇后的，说明加入乙醇后的溶液比加入正丁醇后的溶液胶束化更易进行，则CMC值更小[关键词]电导法;临界胶束浓度;溴化十六烷基吡啶;乙醇;正丁醇1 引言溴化十六烷基吡啶（CPB）是一种季铵盐结构的阳离子表面活性剂，能够有效降低油/水间张力[1]，有乳化、杀菌、抗静电等作用[2]，具有不易挥发、极性强等特点[3]，为广谱性杀菌剂[2]在水中解离成阳离子活性基团，环境中降解率为100%[3]，产量高，应用广泛，普遍应用于化工、食品和医药领域[4]，因其独特的结构特征，可用作相转移催化剂，杀菌剂，增敏剂等在光谱分析、工业生产、电极修饰等诸方面有其独到的用途[5]。

表面活性剂的临界胶束浓度（critical micelle concentration）是表面活性剂的表面活性的一种重要量度，当离子型表面活性剂浓度较低时，表面活性剂以单个分子形式存在当浓度逐渐增大时，液体表面的表面活性剂聚集形成单分子层，液体相内表面活性剂也聚集在一起形成胶束，形成胶束的最低浓度即为临界胶束浓度，用CMC表示[6]表面活性剂的临界胶束浓度可用不同的方法进行测定，常见的有电导法[7]、吸附伏安法[8]、增溶法、表面张力法[9]、渗透压法等本文选用季铵盐型阳离子表面活性剂溴化十六烷基吡啶，通过测量溶液电导率等参数求出该体系的临界胶束浓度CMC，以及胶束反离子缔合度g等热力学参数，研究了乙醇和正丁醇作为添加剂分别在25℃和35℃下对溴化十六烷基吡啶的临界胶束浓度的影响2 实验部分2.1 仪器和试剂 78-1型磁力加热搅拌器（杭州仪表电机厂）；CS501超级恒温水浴（上海实验设备厂）；DDS-307电导率仪（上海精密科学仪器有限公司）；DJS-1C型电导电极（上海精密科学仪器有限公司）；电子分析天平(日本岛津公司） 溴化十六烷基吡啶（CPB）（山东省济宁市化工科研所）M=402.47g·mol-1；无水乙醇（成都市科龙化工试剂厂）；正丁醇（成都市科龙化工试剂厂）。

蒸馏水为实验室自制二次蒸馏水2.2 溶液的配制 0.01g·mol-1溴化十六烷基吡啶（CPB）工作液：准确称量1.006g溴化十六烷基吡啶固体、溶解稀释定容至250.00ml （0.2-2.0）×10-3g·mol-1CPB溶液：用移液管分别移取1-10ml CPB工作液于10个50ml容量瓶中，定容至50.00ml 2.3 临界胶束浓度CMC的测定 将所配制上述溶液置于连接超级恒温水浴的恒温瓶中，25℃恒温10min用DDS-307电导率仪按照小到大的顺序依次测得各浓度下溴化十六烷基吡啶溶液无添加剂时的电导率，由电导率对溴化十六烷基吡啶（CPB）溶液作图，随着溶液浓度的增大，电导率κ也随着增大，但当溶液浓度达到临界胶束浓度时，电导率κ仍随着溶液浓度增大而增大，但增大幅度明显降低，出现明显转折点，即为溴化十六烷基吡啶在25℃下的临界胶束浓度在测定时，分别向不同浓度的溴化十六烷基吡啶（CPB）溶液中每隔3-5min，依次加入0.5、0.5、0.5、1ml无水乙醇，并依次测得其电导率κ，以电导率-浓度作图，推导出溴化十六烷基吡啶溶液与电导率κ之间关系的线性方程求得CPB溶液的临界胶束浓度及胶束热力学参数。

用上述相同方法将温度恒定在35℃，测度溴化十六烷基吡啶在35℃下的临界胶束浓度在测定时，分别向不同浓度的溴化十六烷基吡啶（CPB）溶液中每隔3-5min，依次加入依次加入0.5、0.5、0.5、1ml正丁醇，并依次测得其电导率，以电导率-浓度作图，推导出溴化十六烷基吡啶溶液与电导率κ之间关系的线性方程求得CPB溶液的临界胶束浓度及胶束热力学参数3 结果与讨论3.1 溴化十六烷基吡啶（CPB）CMC值的测定利用离子型表面活性剂的电导率对表面活性剂的浓度作图，得到两条斜率不同的直线，其交点即是CMC[10]分别将25℃和35℃测得的溴化十六烷基吡啶的电导率列于表1、表2，并以此作图表 1 溴化十六烷基吡啶溶液的浓度与电导率的关系(25℃)Table 2 Relationship between concentration and conductivity of CPB solution(25℃)编号12345678910c×103(mol/L)κ(mS·cm-1)0.2 20.20.4 39.40.659.60.865.21.0741.279.11.4851.690.81.896.62.0101.8表2 溴化十六烷基吡啶溶液的浓度与电导率的关系(35℃)Table 2 Relationship between concentration and conductivity of CPB solution(35℃)编号12345678910c×103(mol/L)κ(mS·cm-1)0.2 22.70.447.10.668.30.885.21.092.91.2104.41.4111.21.6118.71.8125.52.0132.6图1、图2 分别表示了在25℃时和35℃CPB溶液的电导率随着CPB溶液浓度的变化情况，随着CPB溶液浓度的增加，溶液电导率κ相应增大，分别在0.8453mmol/L（与文献值0.85mmol/L近似相符[11]）、0.8726mmol/L时斜率发生变化，电导率κ增大幅度明显降低，这两点对应的浓度即是相应温度下溴化十六烷基吡啶的临界胶束浓度。

图1 25℃溴化十六烷基吡啶溶液浓度--电导率图 图2 35℃溴化十六烷基吡啶溶液浓度--电导率图Fig.1 At 25℃,the curve of relationship between CPB Fig.2 At 35℃,the curve of relationship between CPB Concentration and conductivity Concentration and conductivity3.2 不同有机物对溴化十六烷基吡啶（CPB）CMC值的影响3.2.1 乙醇对CPB溶液的CMC值的影响 分别测定了不同温度下不同体积分数的乙醇对CPB溶液CMC值的影响如表3所示，在25℃下加入不同体积分数的乙醇后CPB溶液的CMC值，可以看出，CPB溶液的CMC值随乙醇体积分数的增加而增加，当加入0.5ml乙醇时，CMC值增加为0.8536 mmol •L-1，到加入2.5ml乙醇时，CMC值已增加到0.9131mmol •L-1,如图3所之所以产生这样的结果，是由于乙醇极性较大，与水互溶性较好，溴化十六烷基吡啶的憎水尾基与乙醇分子的相互作用较强，使表面活性剂的溶解度增强，从而使临界胶束浓度升高。

另一方面，乙醇与水分子形成氢键，水的结构被破坏，溶液的介电常数变小，削弱了表面活性剂的憎水效应和胶束形成能力，不利于表面活性剂胶束的形成，使CMC上升[12] 表3乙醇溶液中溴化十六烷基吡啶溶液的CMC值（25℃）Table 3 The CMC of CPB solution in various volume of ethanol（25℃）乙醇的体积分数/%溴化十六烷基吡啶的CMC/ mmol •L-10.00000.99091.96072.91264.76190.84530.85360.87540.88550.9131 图3乙醇溶液中溴化十六烷基吡啶溶液浓度-电导率图（25℃）Fig.3 The CPB solution-conductivity in various volume of ethanol（25℃）表4列出了在35℃下加入不同体积分数的乙醇溶液中的CPB溶液的CMC值，由图4可以看出随着乙醇体积分数的增加，CMC值由0.8726mmol/L上升至0.9301mmol/L,而35℃的CPB溶液临界胶束浓度上升的幅度明显大于25℃时的临界胶束浓度。

从表3、表4可以看出，在加入相同的乙醇时，CPB溶液的CMC值随着温度升高而升高这里存在两个相对立的影响因素：一方面由于温度升高，表面活性剂分子运动速率增大而不利于表面活性剂分子聚集形成胶束，同时，憎水基周围的水结构因温度的升高而遭到破坏，不利于胶束的形成[13]，因此CMC值增加而另一方面，升高温度，表面活性剂的亲水集团的水合能力下降，反而有利于胶团形成但从实验结果来看，第一个因素起主导作用，对表面活性剂的CMC值影响更大 表3乙醇溶液中溴化十六烷基吡啶溶液的CMC值（35℃）Table 3 The CMC of CPB solution in various volume of ethanol（35℃）乙醇的体积分数/%溴化十六烷基吡啶的CMC/ mmol •L-10.00000.99091.96072.91264.76190.87260.88230.89370.90490.9301 图4 乙醇溶液中溴化十六烷基吡啶溶液浓度-电导率图（35℃） Fig.4 The CPB solution-conductivity in various volume of ethanol(35℃)3.2.2 正丁醇对CPB溶液的CMC值的影响 图5表示的是在25℃下CPB溶液的电导率随着正丁醇的加入而变化的情况，如图所示，CPB溶液电导率随着加入正丁醇体积增加而增大。

由表5可以看出，CMC值由0.8341mmol •L-1增加到0.9767 mmol •L-1，增大幅度明显高于同温度下加入等量乙醇时的CMC值究其原因，可能有以下两方面原因： 表5正丁醇溶液中溴化十六烷基吡啶溶液的CMC值(25℃)Table 5 The CMC of CPB solution in various volume of normal butanol(25℃)正丁醇的体积分数/%溴化十六烷基吡啶的CMC/ mmol •L-10.00000.99091.96072.91264.76190.83410.86200.88980.91340.9767一方面是溴化十六烷基吡啶的憎水尾基与正丁醇的烷基有较强的相互作用，减弱了表面活性剂分子间的作用，是表面活性剂分子难以聚集形成胶束另一方面也可能是由于正丁醇分子与水分子间形成氢键，而增溶于胶束内部，破坏了胶束内部的疏水环境，从而使得表面活性剂的CMC。