正負(fù)離子表面活性劑混合體系中季銨鹽的測定

發(fā)布日期：2011-03-10 瀏覽次數(shù)：415

核心提示：正負(fù)離子表面活性劑混合體系中季銨鹽的測定

引言

近年來,人們對于單一正離子表面活性劑——季銨鹽的測定作了不少的研究工作,建立了一些有效的方法｡例如:兩相滴定法､萃取比色法､電勢滴定法､β修正光度法等｡然而,對于正在被廣泛應(yīng)用著的正､負(fù)離子表面活性劑混合體系中的季銨鹽,卻很少見到有關(guān)定量測定的報道｡其主要原因是在這種體系中,由于兩種不同電荷的表面活性劑強烈的庫侖引力和疏水作用,容易形成分子有序組合體,從而對某些定量測定帶來嚴(yán)重干擾｡本實驗采用四苯硼化鈉重量法,研究了十二烷基三甲基溴化銨(C₁₂NMe₃Br)——月桂酸鈉(C₁₂OONa)混合體系中C₁₂NMe₃Br測定的適宜條件,成功地進(jìn)行了C₁₂NMe₃Br的定量分析｡

1 實驗部分

1.1原理

一般情況下,季銨鹽可與四苯硼化鈉(TBN)形成不溶于水的衍生物｡例如C12NMe3Br與TBN的反應(yīng)如下式所示:

C₁₂H₂₅(CH₃)₃NBr+(C₆H₅)₄BNa C₁₂H₂₅(CH₃)₃NB((C₆H₅)₄+NaBr

然后濾取四苯硼化銨沉淀,洗凈､干燥､稱重｡從而計算季銨鹽在原溶液中的濃度｡

季銨鹽的濃度

式中W為四苯硼化銨沉淀的質(zhì)量;M 為季銨基的摩爾質(zhì)量;V為試液的體積｡

在正､負(fù)離子表面活性劑混合體系中,四苯硼化銨沉淀難以形成｡在不加其它試劑的條件下,體系呈現(xiàn)強乳光膠體狀態(tài)｡但若在弱酸性條件下給體系加熱并保溫,就能破壞膠體,使四苯硼化銨完全沉淀,且可避免吸附雜質(zhì),順利進(jìn)行定量分析｡k⁺､NH⁴⁺和Al³⁺離子對測定有干擾作用｡

1.2主要試劑與儀器

試劑 :十二烷基三甲基溴化銨､月桂酸鈉:固體樣品由北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院朱王步瑤教授提供｡用滴體積法測γ——C曲線,沒有明顯最低點｡均配制成0.1mol.dm^-3的水溶液｡四苯硼化鈉試劑溶液:稱取3.42g分析純的固體試樣,溶于100ml重蒸水中,避光保存?zhèn)溆?#65377;

醋酸溶液:用密度為1.05的冰醋酸稀釋成0.2mol.dm^-3的溶液｡重蒸餾水:將一次蒸餾水通過SYZ——B型石英亞沸高純水蒸餾器重蒸｡測得k≤2.35×10^-6s.m^-1｡

儀器:抽濾裝置:30ml熔結(jié)玻板漏斗(3—4)的抽濾裝置｡

恒溫裝置:LSY型電熱恒溫水浴鍋｡

1.3實驗方法

以測定V(C₁₂NMe₃Br):V(C₁₂OONa)=2:1的標(biāo)準(zhǔn)混合試液為例｡用移液管準(zhǔn)確量取4ml混合試液,加水稀釋至25ml｡滴加15—20滴HAC溶液,在65℃水浴中加熱,在攪拌下逐滴加入0.1mol.dm^-3TBN5—7ml｡保溫陳化半小時以上,用在80℃干燥至恒重的燒結(jié)漏斗趁熱過濾,并用熱的蒸餾水充分洗滌,80℃干燥至恒重｡

2 結(jié)果與討論

2.1溫度對測定的影響

在1.3的操作條件下,僅改變溫度的測定結(jié)果如圖1所示｡由圖可知,本實驗的適宜溫度在55——70℃之間｡

在室溫以上,膠團(tuán)化的過程主要是一放熱過程(負(fù)△Hmal值)｡所以,在較低的溫度下,△Gmal較小,混合膠團(tuán)體系的穩(wěn)定性較高,四苯硼化銨難以沉淀完全｡實驗發(fā)現(xiàn),溫度較低時,體系呈現(xiàn)強乳光膠態(tài)｡過濾操作困難,測量結(jié)果偏低｡隨著溫度的升高,粒子運動程度加劇,膠團(tuán)的聚集數(shù)減少,羧酸鹽水解速率加快,混合膠團(tuán)體系遭到破壞,促使了四苯硼化銨完全沉淀,提高了測量的準(zhǔn)確度｡

值得注意的是,溫度過高,可能導(dǎo)致試劑分解,使結(jié)果偏高｡

2.2 HAC濃度對測定的影響

在2.3的操作條件下,只改變HAC的濃度,其測定結(jié)果如圖2所示｡由圖可知,本實驗適宜的HAC的濃度C≥6×10^-3mol.dm^-3,即pH≤3.5｡羧酸鹽在pH<7的水溶液中不穩(wěn)定,易水解為自由酸而失去表面活性,從而使季銨鹽容易擺脫負(fù)離子束縛,迅速生成四苯硼化銨沉淀｡較高的溫度和較小的pH值,有利于C₁₁H₂₃COO^-離子的水解和自由酸的溶解,并使四苯硼化銨沉淀緩慢聚沉(相當(dāng)于均勻沉淀)｡減小了雜質(zhì)的吸附,提高了測量的準(zhǔn)確度｡實驗還發(fā)現(xiàn),加入醋酸的量愈多,體系相分離效果愈好;體系中C₁₁H₂₃COO^-的含量愈少,分相效果也愈好｡

2.3其它因素對測定的影響

2.3.1在一般的只含正離子表面活性劑季銨鹽的測定中,TBN溶液需過量1.5倍｡但在本實驗中,TBN溶液的用量應(yīng)適當(dāng)增加,應(yīng)過量2—3倍｡其原因有二:一是同離子效應(yīng)可促使沉淀趨于完全;二是TBN作為一種電解質(zhì),有利于沉淀的絮凝和聚集｡

2.3.2在許多有關(guān)文獻(xiàn)中,都有關(guān)于采用AlCl₃破壞膠體促使四苯硼化銨沉淀的介紹｡但本實驗不宜采用｡其原因是Al3+離子可以與C11H23COO-形成溶解度極低的鹽｡包裹在四苯硼化銨的沉淀之中,從而影響測定的準(zhǔn)確度｡我們在實驗中發(fā)現(xiàn),凡是滴加AlCl3溶液的體系,測定結(jié)果均偏高｡對于C11H23COONa含量較多的體系尤為明顯｡