測量cmc各種方法比較

① 臨界膠束濃度的測定方法

1、表面張力
用表面張力與濃度的對數作圖，在表面吸附達到飽和時，曲線出現轉折點，該點的濃度即為臨界膠束濃度。
表面活性劑水溶液的表面張力開始時隨溶液濃度增加而急劇下降，到達一定濃度（即cmc）後則變化緩慢
或不再變化。因此常用表面張力-濃度對數圖確定cmc。
具體做法：測定一系列不同濃度表面活性劑溶液的表面張力，作出γ-lgc曲線，將曲線轉折點兩側的直
線部分外延，相交點的濃度即為此體系中表面活性劑的cmc。
這種方法可以同時求出表面活性劑的cmc和表面吸附等溫線。
優點：簡單方便；
對各類表面活性劑普遍適用；
靈敏度不受表面活性劑類型、活性高低、濃度高低、是否有無機鹽等因素的影響。
一般認為表面張力法是測定表面活性劑cmc的標准方法。
2、電導率（測定cmc的經典方法）
用電導率與濃度的對數作圖，在表面吸附達到飽和時，曲線出現轉折點，該點的濃度即為臨界膠束濃度。
優點：簡便；
局限性：只限於測定離子型表面活性劑。
確定cmc時可用電導率對濃度或摩爾電導率對濃度的平方根作圖，轉折點的濃度即為cmc。
3.染料法
某些染料在水中和膠團中的顏色有明顯差別的性質，採用滴定的方法測定cmc。
具體方法：先在較高濃度(>cmc)的表面活性劑溶液中加入少量染料，此染料加溶於膠團中，呈現某種顏色。再用滴定的方法，用水將此溶液稀釋，直至顏色發生顯著變化，此時溶液的濃度即為cmc。
優點：只要找到合適的染料，此法非常簡便。
但有時顏色變化不夠明顯，使cmc不易准確測定，此時可以採用光譜儀代替目測，以提高准確性。
4.濁度法
非極性有機物如烴類在表面活性劑稀溶液（<cmc）中一般不溶解，體系為渾濁狀。當表面活性劑濃度超過cmc後，溶解度劇增，體系變清。這是膠團形成後對烴起到了加溶作用的結果。
觀測加入適量烴的表面活性劑溶液的濁度隨表面活性劑濃度變化情況，濁度突變點的濃度即為表面活性劑的cmc。
實驗時可以使用目測或濁度計判斷終點。 這種辦法存在加溶物影響表面活性劑cmc的問題，一般是使cmc降低，降低程度隨所用烴的類型而異。若用苯作加溶物，有時cmc可降低30%。
5.光散射法
膠團為幾十個或更多的表面活性劑分子或離子的締合體，其尺寸進入光波波長范圍，而具有較強的光散射
利用散射光強度-溶液濃度曲線中的突變點可以測定cmc。
此法除測定cmc外，還可以測定膠團的聚集、膠團的形狀和大小；
此法除測定cmc外，還可以測定膠團的聚集數、膠團的形狀和大小；
要求溶液非常干凈，任何塵埃質點都對測定有顯著影響。
6、其他溶液性質
原則上只要溶液性質隨溶液中膠束的產生而發生改變，就存在一個與濃度曲線的轉折點，從而通過作圖得到臨界膠束濃度

② 非離子型表面活性劑用什麼方法測CMC

最簡單的辦法還是表面張力法，做表面活性劑濃度對表面張力的曲線，當達到CMC時，在曲線上會出現明顯的轉折，此點即CMC。此外折光指數法和染料增容變色法也可以用。

③ 常用表面張力的測定方法

測定表面張力有以下幾種方法。
(1)表面張力法 表面張力測定法適合於離子表面活性劑和非離子表面活性劑臨界膠束濃度的測定，無機離子的存在也不影響測定結果。在表面活性劑濃度較低時，隨著濃度的增加，溶液的表面張力急劇下降，當到達臨界膠束濃度時，表面張力的下降則很緩慢或停止。以表面張力對表面活性劑濃度的對數作圖，曲線轉折點相對應的濃度即為CMC。如果在表面活性劑中或溶液中含有少量長鏈醇、高級胺、脂肪酸等高表面活性的極性有機物時，溶液的表面張力-濃度對數曲線上的轉折可能變得不明顯，但出現一個最低值(圖2—15)。這也是用以鑒別表面活性劑純度的方法之一。
(2)電導法 本法僅適合於表面活性較強的離子表面活性劑CMC的測定，以表面活性劑溶液電導率或摩爾電導率對濃度或濃度的平方根作圖，曲線的轉折點即CMC。溶液中若含有無機離子時，方法的靈敏度大大下降。
(3)光散射法 光線通過表面活性劑溶液時，如果溶液中有膠束粒子存在，則一部分光線將被膠束粒子所散射，因此測定散射光強度即濁度可反映溶液中表面活性劑膠束形成。以溶液濁度對表面活性劑濃度作圖，在到達CMC時，濁度將急劇上升，因此曲線轉折點即為CMC。利用光散射法還可測定膠束大小(水合直徑)，推測其締合數等。但測定時應注意環境的潔凈，避免灰塵的污染。
(4)染料法 一些有機染料在被膠團增溶時。其吸收光譜與未增溶時發生明顯改變，例如頻那氰醇溶液為紫紅色，被表面活性劑增溶後成為藍色。所以只要在大於CMC的表面活性劑溶液中加入少量染料，然後定量加水稀釋至顏色改變即可判定CMC值。採用滴定終點觀察法或分光光度法均可完成測定。對於陰離子表面活性劑，常用的染料有頻那氰醇、鹼性蕊香紅G；陽離子表面活性劑可用曙紅或熒光黃；非離子表面活性劑可用頻那氰醇、四碘熒光素、碘、苯並紫紅4B等。採用染料法測定CMC可因染料的加入影響測定的精確性，尤其對CMC較小的表面活性劑的影響更大，另外，當表面活性劑中含有無機鹽及醇時，測定結果也不甚准確。
目前還有許多現代儀器方法測定CMC，如熒光光度法、核磁共振法、導數光譜法等。

④ 如何測量液體表面張力

吊片法測量液體的表面張力
(補充講義)
由於液相和氣相的密度差異，液體的表面層中的分子,受到了一個指向液相內部並垂直於界
面的引力，使得液體表面就如張緊的彈性薄膜，在這張薄膜上存在著收縮張力,使液體表面
有收縮到最小的趨勢，水滴, 汞滴一般呈球形就是這個原因. 單位長度上的收縮張力稱為
表面張力. 溶液的表面張力與溫度、濃度、電解質、有機醇含量等多種因素有關。
液體的許多現象與表面張力有關, 例如:毛細現象、潤濕現象、泡沫的形成等。
測量液體表面張力的方法很多，如毛細管上升下降法、吊環法（參見教材p111,實驗8），
最大泡壓法、滴重法、懸滴法等，本實驗介紹Wilhelmy吊片法。

目的與要求
1.學習吊片法測量液體表面張力的原理和方法。
2.學習表面活性劑臨界膠束濃度的測量方法。
原理
1表面張力的測量
Wilhelmy吊片法又稱吊板法，如圖1所示，採用蓋玻片、雲母片、濾紙或鉑箔豎平板插入液
體，使其底邊與液面接觸，測定吊片脫離液體所需與表面張力相抗衡的最大拉力F，也可將
液面緩慢地上升至剛好與吊片接觸，由此可知：
（1）
其中，F為砝碼的重量，G為吊片的重量l－吊片的寬度，t－吊
片的厚度，θ為接觸角。由於接觸角θ難於測准，一般預先將吊片加工成粗糙表面，並處
理得非常潔凈，使吊片被液體濕潤， 接觸角θ→0，cosθ→1，如圖2所示，同時t和l相比
非常小，可忽略不計,則上式變為：
(2)
(3)
由式（3）算得的表面張力值可准確至0.1％。
吊片法直觀可靠，不需要校正因子，這與其它脫離法有所不同，還可以測量液－液界面張
力。目前這種方法應用較廣泛，所用的天平上一般都帶有自動記錄裝置，還可以和計算機
相連後，測量動表面張力。

2.表面活性劑
能顯著降低水的表面張力的物質稱為表面活性劑，它的分子一般是由親油基和親水基兩部
分組成。表面活性劑的數量不下幾千種，如按離子類型可分為離子型（陰離子、陽離子、
兩性）、非離子型（聚氧乙烯型、多元醇型等）、特殊類型（全氟烷、聚硅氧烷等）。表
面活性劑除了在日常生活中作為洗滌劑以外，在日用化工、食品、醫葯、石油開采、機械
運轉、城建工程、紡織等等中，都有它的特殊用途。
從圖3可以看到，少量的表面活性劑加到水中，就能使表面張力急劇下降，隨著濃度的
增大，表面張力又幾乎保持恆定。由於表面活性劑分子中親油基是憎水基，當濃度很小時
，表面活性劑很快的聚集在水面，當液體表面聚集足夠量的表面活性劑，並密集的定向排
列成單分子膜時，界面的性質發生了明顯的變化，對應圖中的轉折部分。如再提高濃度，
水溶液中的表面活性劑分子幾十、幾百地聚集在一起，排列成膠束。表面活性劑形成膠束
的最低濃度，即圖中轉折點

的濃度，又稱為臨界膠束濃度（Critical Micelle Concentration, 簡稱cmc），是衡量表
面活性劑的活性的一個非常重要的參量. 離子型的表面活性劑的cmc一般在10-4-10-2 mol
/L之間。在cmc附近，表面活性劑的許多性質都會發生顯著的變化，如圖4所示。在使用表
面活性劑時，濃度一般要比cmc稍大，否則其性能不能充分發揮，濃度過高是不必要的。c
mc的測定方法主要有電導法、表面張力法、染料法等。
儀器
高精度的電子天平（最小讀數為1mg），剪刀，精密濾紙，毫米尺，400mL燒杯，滴管，
去離子水，十二烷基苯磺酸鈉（C12H25-C6H4-SO3Na, 分子量M= 348.48, 直鏈烷烴cmc≈
1.2×10-3mol/L，支鏈烷烴cmc≈4.5×10-4 mol/L）。
實驗內容與步驟
1.測量純水的表面張力
(a)將干凈濾紙剪成邊長約2.0 cm的長方形小條，測量底邊長l後，固定在與天平相連的掛
鉤上，調整紙片，使下底邊保持在水平狀態（為什麼）；
(b)一定量的去離子水加入潔凈的燒杯內並置於伸降台上，調節升降台，待紙片為液體潤濕
後，將紙片脫離液面，記錄下此時天平的讀數m0（吊片的質量）並將天平置「0」；
(c)調節升降台，使液面緩緩上升，直至吊片底邊剛好和液面接觸，記錄下天平的讀數m1，
則天平的讀數增量ΔW1=m1• g；
(d)升高液面，使部分吊片浸入液面以下，然後調節升降台，使液面緩緩下降，直到吊片即
將脫離液面，記錄下此時的讀數m2，ΔW2=m2• g；
(e)重復操作步驟（c）、（d），共測量6次；
2.測量不同濃度下的表面活性劑的表面張力，求出臨界膠束濃度cmc
(a) 稱出潔凈燒杯重量m杯，然後加入約50 ml的去離子水，用天平稱出水和燒杯總量為

m水+杯, 則m水= m0-m杯, 取下燒杯後置天平為「0」（該步驟可在測量水的表面張力時預
先完成）；
(b) 用滴液管滴加1滴表面活性劑濃溶液(質量濃度C0≈4.18%)，測量濃度為C1的表面
活性劑溶液的天平增量m1』；
（c）逐漸增加表面活性劑的加入量, 記錄下不同濃度下Ci下的天平增量mi』 ，直到表面

張力基本上不再變化，記錄下總的滴加量n總；
(d) 為了計算表面活性劑的濃度，需要求出單滴溶液的質量m滴, 可以採用累積放大法。

稱出滴加量為n總時的總量m總，則 ，滴數為ni時的表面活性劑溶液濃度 。
數據處理與分析
1.求出純水的表面張力Υ,σΥ ,百分誤差E(室溫下純水的Υ=72.0 mN/m);
2.求出表面活性劑溶液的質量濃度C，表面張力Υ，作出Υ-C 特性曲線；
3.求出室溫下表面活性劑溶液的臨界膠束濃度cmc(mol/L)，設表面活性劑溶液密度為1.0×
103 kg/m3.
注意事項
1.天平是精密裝置，要輕拉輕放，切忌用力拉或吊掛重物；
2.實驗時應調節吊片底邊為水平狀態；
3.為了避免邊緣效應，吊片位置盡量取在容器的中央；
4.滴入表面活性劑濃溶液後，需要充分溶解後再測量張力。
預習思考題
1.吊片法是如何測量液體的表面張力的？需要測量哪些物理量？
2.吊片法測量表面張力有什麼特點？
3.表面活性劑水溶液的表面張力是如何隨濃度而變化的？
分析討論題
1.吊片用濾紙為材料，有什麼優點和不足？
2.分析純水的表面張力與室溫下公認值有誤差的可能原因。
參考資料
1.大學物理實驗，張兆奎等，--高等教育出版社，2004年1月
2.表面物理化學，程傳煊著，--科學技術文獻出版社，1995年9月
3.表面活性劑化學與應用/陳榮圻編，--紡織工業出版社，1990年6月

⑤ 影響表面活性劑臨界膠束濃度(CMC)的因素有那些

影響表面活性劑臨界膠束濃度(CMC)的因素有表面活性結構、添加劑和溫度。

表面活性劑分子在溶劑中締合形成膠束的最低濃度即為臨界膠束濃度表面活性劑的表面活性源於其分子的兩親結構，親水基團使分子有進入水中的趨勢，而憎水基團則竭力阻止其在水中溶解而從水的內部向外遷移，有逃逸水相的傾向。

這兩種傾向平衡的結果使表面活性劑在水表富集，親水基伸向水中，憎水基伸向空氣，其結果是水表面好像被一層非極性的碳氫鏈所覆蓋，從而導致水的表面張力下降。

(5)測量cmc各種方法比較擴展閱讀：

表面活性劑臨界膠束濃度(CMC)的測定方法：

1、表面張力：用表面張力與濃度的對數作圖，在表面吸附達到飽和時，曲線出現轉折點，該點的濃度即為臨界膠束濃度。表面活性劑水溶液的表面張力開始時隨溶液濃度增加而急劇下降，到達一定濃度（即cmc）後則變化緩慢或不再變化。因此常用表面張力-濃度對數圖確定cmc。

優點：簡單方便；對各類表面活性劑普遍適用；靈敏度不受表面活性劑類型、活性高低、濃度高低、是否有無機鹽等因素的影響。一般認為表面張力法是測定表面活性劑cmc的標准方法。

2、電導率（測定cmc的經典方法）

用電導率與濃度的對數作圖，在表面吸附達到飽和時，曲線出現轉折點，該點的濃度即為臨界膠束濃度。

優點：簡便；局限性：只限於測定離子型表面活性劑。確定cmc時可用電導率對濃度或摩爾電導率對濃度的平方根作圖，轉折點的濃度即為cmc。

3、染料法：某些染料在水中和膠團中的顏色有明顯差別的性質，採用滴定的方法測定cmc。

具體方法：先在較高濃度(>cmc)的表面活性劑溶液中加入少量染料，此染料加溶於膠團中，呈現某種顏色。再用滴定的方法，用水將此溶液稀釋，直至顏色發生顯著變化，此時溶液的濃度即為cmc。

⑥ 臨界膠團濃度可用哪些方法測定

【臨界膠團濃度測定方法】
1、表面張力法：用表面張力與濃度的對數作圖，在表面吸附達到飽和時，曲線出現轉折點，該點的濃度即為臨界膠束濃度。表面活性劑水溶液的表面張力開始時隨溶液濃度增加而急劇下降，到達一定濃度（即cmc）後則變化緩慢或不再變化。因此常用表面張力-濃度對數圖確定cmc。
具體做法：測定一系列不同濃度表面活性劑溶液的表面張力，作出γ-lgc曲線，將曲線轉折點兩側的直線部分外延，相交點的濃度即為此體系中表面活性劑的cmc。
這種方法可以同時求出表面活性劑的cmc和表面吸附等溫線。優點：簡單方便；對各類表面活性劑普遍適用；靈敏度不受表面活性劑類型、活性高低、濃度高低、是否有無機鹽等因素的影響。一般認為表面張力法是測定表面活性劑cmc的標准方法。
2、電導率法（測定cmc的經典方法）：用電導率與濃度的對數作圖，在表面吸附達到飽和時，曲線出現轉折點，該點的濃度即為臨界膠束濃度。優點：簡便；局限性：只限於測定離子型表面活性劑。確定cmc時可用電導率對濃度或摩爾電導率對濃度的平方根作圖，轉折點的濃度即為cmc。
3、染料法：某些染料在水中和膠團中的顏色有明顯差別的性質，採用滴定的方法測定cmc。
具體方法：先在較高濃度(>cmc)的表面活性劑溶液中加入少量染料，此染料加溶於膠團中，呈現某種顏色。再用滴定的方法，用水將此溶液稀釋，直至顏色發生顯著變化，此時溶液的濃度即為cmc。
優點：只要找到合適的染料，此法非常簡便。但有時顏色變化不夠明顯，使cmc不易准確測定，此時可以採用光譜儀代替目測，以提高准確性。
4、濁度法：非極性有機物如烴類在表面活性劑稀溶液（<cmc）中一般不溶解，體系為渾濁狀。當表面活性劑濃度超過cmc後，溶解度劇增，體系變清。這是膠團形成後對烴起到了加溶作用的結果。觀測加入適量烴的表面活性劑溶液的濁度隨表面活性劑濃度變化情況，濁度突變點的濃度即為表面活性劑的cmc。
實驗時可以使用目測或濁度計判斷終點。 這種辦法存在加溶物影響表面活性劑cmc的問題，一般是使cmc降低，降低程度隨所用烴的類型而異。若用苯作加溶物，有時cmc可降低30%。
5、光散射法：膠團為幾十個或更多的表面活性劑分子或離子的締合體，其尺寸進入光波波長范圍，而具有較強的光散射利用散射光強度-溶液濃度曲線中的突變點可以測定cmc。
此法除測定cmc外，還可以測定膠團的聚集數、膠團的形狀和大小；要求溶液非常干凈，任何塵埃質點都對測定有顯著影響。
6、其他溶液性質法：原則上只要溶液性質隨溶液中膠束的產生而發生改變，就存在一個與濃度曲線的轉折點，從而通過作圖得到臨界膠束濃度。
【臨界膠團濃度】又稱為臨界膠束濃度（critical micelle concentration cmc），是指表面活性劑分子在溶劑中締合形成膠束的最低濃度。表面活性劑的表面活性源於其分子的兩親結構，親水基團使分子有進入水中的趨勢，而憎水基團則竭力阻止其在水中溶解而從水的內部向外遷移，有逃逸水相的傾向。這兩種傾向平衡的結果使表面活性劑在水表富集，親水基伸向水中，憎水基伸向空氣，其結果是水表面好像被一層非極性的碳氫鏈所覆蓋，從而導致水的表面張力下降。

⑦ 測量動態表面張力的方法有哪些

測試表面張力的方法，包括：最大氣泡發，拉板拉環法，毛細管上升法，界面夾角法，旋滴法等等。而測動態的只有最大氣泡法，如SITA表面張力儀，這一類儀器的的優勢是，在幾十毫秒到幾十秒之間，可以產生一系列的氣泡，每個氣泡代表一個新界面，每個新界面都有相應的一個表面張力讀數，此過程可得到一系列動態的表面張力值。而靜態測試方法是一個界面上的變化，最終所取的是一個最佳值，最佳值通常都在十幾秒或以後產生的，此過程是測出一個值，而這個值是可以在鼓泡法中的曲線中尋找出來的。
對於有特殊功能活性劑的研究，往往是需要在很短時間內達到相應的效果，例如，噴墨和印刷行業大部分需要在70ms-150ms之間要求墨水的表面張力達到35mN/m左右。日化行業龍頭企業要求增泡劑在300ms內達到32mN/m。
測動態表面張力，除了可以達到某些特殊效果外，還可以通過測試得出動態CMC值（包括最佳CMC和應用CMC），研究溶液和活性劑的特性。