《表2 等温下不同浓度表面活性剂溶液的表面张力和表面吸附量 (25℃) Table 2 Surface tension and surface adsorption amount of surfact

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《吊片法测试液体表面张力的实验设计》

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常见的3种表面活性剂溶液在不同浓度下的表面张力的学生实验数据见表2，以表面张力γ对浓度c作图，可得图4所示的曲线，由此可见表面活性剂能够大大降低水的表面张力，由γ-c或γ-lg（c/ （mmol·L-1）） 曲线可求出3者的CMC分别为:十二烷基磺酸钠4×10-3 mol/L，十二烷基硫酸钠3.5×10-3 mol/L，十二烷基苯磺酸钠2×10-3 mol/L（文献[21]值1.47×10-3 mol/L），这表明疏水链长短和亲水基团的种类均会影响表面活性剂的表面活性大小。表面活性剂的水溶液中若有少量高表面活性杂质（如高碳醇、胺、酸等物质）存在，则γ-c曲线会出现如图1中虚线所示的最低点，这将导致CMC测试结果存在误差。上述3种表面活性剂溶液在不同浓度下的表面吸附量Г的计算结果见表2。以c/Г对c作图求饱和吸附量Г∞，并未得到直线，这是由于在溶液表面上表面活性剂达到饱和吸附量时分子为直立状态，之后再增加表面活性剂浓度只会使其在溶液内部形成胶束而不能再排列在表面上，故而Г∞的取值应取c/Г-c曲线上c≤CMC段直线的斜率。据此，可得3种表面活性剂的Г∞和A0分别为:十二烷基磺酸钠5.60×10-6 mol/m2和0.30nm2，十二烷基硫酸钠3.02×10-6 mol/m2和0.50nm2，十二烷基苯磺酸钠3.65×10-6 mol/m2和0.46nm2。以S—O单键键长0.158nm和Na半径0.186nm粗略估计，这3种分子的亲水基直径约0.5nm，则分子直立时亲水基的A0约0.25nm2，这表明3种分子饱和吸附时在水中基本是直立状态。十二烷基硫酸钠的分子横截面积数据偏大，推测是由溶液浓度配制误差所致。