---

ГОС УД АРСТ ВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР

АНИОННЫЕ И НЕИОННОГЕННЫЕ
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ
ВЕЩЕСТВА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
МИЦЕЛЛООБРАЗОВАНИЯ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ
ПЛАСТИНЫ, СКОБЫ ИЛИ КОЛЬЦА

Г

24 руб. БЗ 1—92/59

ОСТ 29232-91

(ИСО 4311-79)

И здание официальное

КОМИТЕТ СТАНДАРТИЗАЦИИ И МЕТРОЛОГИИ СССР
Москв

а

УДК 661.185.001.4:006.354 .Группа Л29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

АНИОННЫЕ И НЕИОННОГЕННЫЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА

О

ГОСТ
29232—91

(ИСО 4311—79)

пределение критической концентрации мицеллообразования. Метод определения поверхностного натяжения с помощью пластины скобы или кольца

Anionic and non-ionic surface active agents.

Determination of the critical micellization concentration. Method by measuring surface tension with a plate, sturrup or ring ОКСТУ 2409

Дата введения 01.01.93

0. ВВЕДЕНИЕ

Кривые концентрационных зависимостей изменения физико-хими­ческих свойств водных растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) являются специфическими. В определенной области кон­центраций, обычно очень узкой, эти кривые имеют экстремумы, которые можно объяснить образованием в объеме раствора агре­гатов молекул. Концентрацию, при которой появляются эти экст­ремумы, называют «критической концентрацией мицеллообразова­ния» (ККМ).

При равной длине гидрофобной части молекулы ПАВ крити­ческая концентрация мицеллообразования обычно является выше для ионных поверхностно-активных веществ, чем для неионноген­ных. На критическую концентрацию мицеллообразования, неза­висимо от структуры поверхностно-активного вещества, влияют температура, а также природа и количество примесей как неорга­нических, так и органических. Поэтому заранее должны быть ого­ворены условия, которые могут влиять на .конечный результат, в том числе должна быть известна чистота продукта и, насколько это возможно, состав и количество примесей, наличие которых может значительно изменить .поверхностное натяжение (полезно знать, являются ли примеси органической или неоргани­ческой природы, и, если возможно, их концентрации).

Издание официальное

© Издательство стандартов, 1992

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта СССРТочные значения критической концентрации мицеллообразова- ния не могут быть получены из непосредственых измерений , но предельные границы ККМ могут быть определены из кривых кон­центрационной зависимости поверхностного натяжения растворов ПАВ. Полученные таким образом значения ККМ вполне удовлет­воряют практиков.

1. НАЗНАЧЕНИЕ

Настоящий стандарт устанавливает метод определения кри­тической концентрации мицеллообразования растворов анионных и неионногенных поверхностно-активных веществ в дистиллиро­ванной воде или других водных системах путем измерения поверх­ностного натяжения с использованием в качестве рабочего эле­мента пластины, скобы или кольца.

2. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Этот метод определения ККМ можно использовать как для чистых, так и длія техничеюких ПАВ (ійіанногенныіх и неіионіноіген- ных) при любых температурах, отличных не менее чем на 5 °С от критических, — температуры помутнения для неионногенных ПАВ •и температуры Крафта Для ійонпогеінных ПАВ.

Следует иметь ввиду, что для (измерений при, тем пер а туре выше, чем температура в лаборатории, необходимо термостатировать измерительную кювету и измерительную часть тензиометра, а также принять меры, предотвращающие испарение растворителя.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

   1. Мицелла — агрегат из молекул и (или) ионов, образую­щихся в растворах ПАВ при превышении определенной критичес­кой концентрации.

   2. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) — характерная для ПАВ в растворе концентрация (на практике уз­кий интервал концентраций), при превышении которой появляются и развиваются мицеллы, что приводит к резкому изменению зави­симости ряда физико-химических свойств от концентрации-

   3. Температура Крафта— температура (практически узкий температурный интервал), при которой растворимость ионноген­ных ПАВ резко увеличивается. При этой температуре раствори­мость достигает значения критической концентрации мицеллооб­разования.

   4. Поверхностное натяжение — натяжение в поверхностном слое жидкости, выражаемое силой, отнесенной к единице длины.

Поверхностное натяжение — проявление взаимного притяжения молекул. В действительности существует не эластичный, «поверх­ностный слой», а заметное притяжение между молекулами по­верхности и молекулами, находящимися под этой поверхностью, направленное к внутреннему объему жидкости. Поверхностное натяжение выражают в ньютонах на метр (Н/м). На практике используют миллиньютон (мН/м) (1 мН/м=1 дин/см).

4. ПРИНЦИП МЕТОДА

Метод основан на измерении поверхностного натяжения серии растворов ПАВ концентрациями ниже и выше критической кон­центрации мицеллообразования и последующем построении гра­фика зависимости поверхностного натяжения от логарифма кон­центрации ПАВ. ККМ соответствует область пересечения двух кривых.

5. РАСТВОРИТЕЛЬ

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

6 АППАРАТУРА

Стакан Н-2 (1) — 100 ТХС по ГОСТ 25336.

Стекла часовые-

Тензиометр, оснащенный пластиной, скобой или кольцом.

Баня водяная, позволяющая контролировать температуру раствора от 20 до 80 °С с погрешностью ±1 °С.

Примечание. Перед проведением испытаний вся химическая посуда должна находиться в течение приблизительно 12 ч в хромовой амеси, приготов­ленной из серной КИСЛ10ТЫ (рго 1,84г/см³), и равного объема насыщенного раство­ра бихромата «алия, затем посуда промывается дистиллированной водой (по­верхностное натяжение конечной промывной воды должно быть равным поверх­ностному натяжению исходной воды; поверхностное натяжение измеряют с по­мощью тензиометра).

7. ОБРАЗЦЫ

Лабораторный образец анионного или неионногенного ПАВ готовят и хранят в соответствии с требованиями ГОСТ 6732 и ГОСТ 2517.

7. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

   1. В предварительно взвешенных стаканах готовят 10 раство­ров различных концентраций ПАВ таким образом, чтобы в числе этих растворов оказался раствор ожидаемой критической концент­рации. Эти растворы, каждый из которых имеет массу точно 50 г, получают либо іразібавленіием іисходното раствора ПАВ массовой концентрации 200 мг/дм³ до нужной концентрации, либо раство­рением дополнительной части лабораторного образца ПАВ, кото­рую взвешивают с погрешностью ±0,1 мг.

   2. Измерения

      1. Приблизительное определение области ККМ

Температуру водяной бани доводят до температуры измере­ний. Если точка Крафта достаточно низка (ниже или равна 15°С), измерения проводят при (20+ 1) °С, в противном случае для анион­ных ПАВ температура измерений должна быть по крайней мере на 5 °С выше точки Крафта. Для неионногенных ПАВ измерения про­водят при (20+1) °С.

Примечание. Испытания можно проводить и при других температурах, но с обязательным указанием этой температуры в протоколе.

Каждый стакан, содержащий испытуемый раствор, приготовлен­ный по п. 9.1, накрывают часовым стеклом и помещают в водяную баню с контролируемой температурой. Поверхностное натяжение каждого раствора измеряют в соответствии с инструкцией к тензи­ометру. Используя полученные результаты, строят график, как опи­сано в п. 9.3, зависимости поверхностного натяжения от концентра­ции, который выключает область, содержащую ККМ.

На основании полученных результатов готовят шесть новых растворов ПАВ концентрациями, близкими к ККМ (взвешиванием или разбавлением исходного раствора).

Каждый стакан накрывают часовым стеклом и помещают в во­дяную баню с контролируемой температурой- Перемешивание растворов проводят без использования мешалки, вращательными движениями стакана с помощью руки. (Необходимо избегать об­разования пены при испытании веществ с увеличенным пенообра- зованием.) Замечают время, вводят измерительную ячейку тензи­ометра в раствор и не проводят измерений в соответствии с ин­струкцией к тензиометру до тех пор, пока не пройдет 3 ч после растворения или после разбавления (в зависимости от способа приготовления раствора), и до тех пор, пока не будет достигнута желаемая температура. Если необходимо, это время может быть увеличено до тех пор, пока значения поверхностного натяжения не станут стабильными. В случае концентрации более высокой, чем ККМ, время достижения равновесия может уменьшиться до 15 мин.

Проводят три измерения с интервалами 15 мин для каждой концентрации без прополаскивания пластинки, скобы или кольца между измерениями. Интервал между измерениями является адек­ватным, если три измерения не показывают систематического из­менения, снижения или повышения поверхностного натяжения. Каждый раз при изменении концентрации промыть пластину, скобу или кольцо в этаноле м затем в дистиллированной воде. Над пламенем не сушить.

Строят график, откладывая значения поверхностного натя­жения на оси ординат, а логарифмы концентрации (г/дм³) —на оси абсцисс. Необходимо использовать средние значения, опре­деленные для каждой концентрации.

Общее число точек на кривой — 16: шесть точек, определенных в соответствии с п. 8-2.2, и десять — п. 8.1. ККМ определяют из этой кривой. Желатеиыно іподтвердить результат проведением изме­рений для раствора концентрации, предварительно определенной как ККМ.

Для графического определения используется масштаб, наи­более подходящий для измеренных значений поверхностного натяжения (например 1 см = 2,5 мН/м).

7. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

   1. График поверхностного натяжения

ККМ анионных и неионногенных ПАВ, выраженную в граммах на кубический дециметр °,определяют из графика зависимости поверхностного натяжения от логарифма концентрации. На черте­же изображены наиболее типичные виды кривых:

а — ККМ соответствует точке на кривой, в которой происходит резкое изменение наклона кривой;

б — интервал ККМ соответствует минимуму на кривой;

в — значение интервала ККМ определить экспериментально невозможно. Рекомендуется повторить измерения, так как воз­можная ошибка при проведении испытания или другая причина делают результаты неприменимыми.

Если, несмотря на повторение измерений, кривая получается без минимума, интервал ККМ определить невозможно.

Различие в результатах, полученных на одном образце в двух различных лабораториях, не должно превышать 10 %.

7. ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЯ

Протокол испытаний должен включать:

1. характеристики продуктов, дающие наиболее полное опи­сание внешнего вида, чистоты, содержание активного вещества, молекулярную массу;

'1 В случае химически чистых веществ ККМ может быть выражена в мо­лях на кубический дециметр, іПримеры графиков поверхностного натяжения

2. температуру растворения или разбавления и температуру измерения поверхностного натяжения;

3. используемый метод приготовления растворов: разбавление или прямое взвешивание;

4. время между приготовлением раствора и проведением из­мерений;

5. значение используемых концентраций;

6. способ получения и качество дистиллированной воды;

7. значение поверхностного натяжения для каждой концен­трации;

8. вычисление значений поверхіностного натяжения с помощью соответствующей формулы;

9. кривую зависимости поверхностного натяжения от лога­рифма концентрации;

10. полученные результаты, т. е. цифровое значение ККМ или интервал ККМ;

11. используемую аппаратуру;

м) любую операцию, не включенную в данных стандарт или стандарты, на которые сделаны ссылки, а также любые случай­ности, которые могут влиять на результаты.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. ПОДГОТОВЛЕН И ВНЕСЕН ТК-193 «Кислоты жирные синте­тические высшие жирные спирты, поверхностно-активные ве­щества»

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Ко митета стандартизации и метрологии СССР от 28.12.91 № 2244 Настоящий стандарт подготовлен методом прямого применения международного стандарта ИСО 4311—79 «Анионные и неион­ногенные поверхностно-активные вещества. Определение кри­тической концентрации мицеллообразования. Метод определения поверхностного натяжения с помощью пластинки; скобы или кольца» и полностью ему соответствует

3. Срок первой проверки— 1997 год Периодичность проверки — 5 лет

4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕН ТЫ

Редактор Н. П. Щукина
Технический редактор Г. А. Теребинкина
Корректор О. Я. Чернецова

Сдано в наб. 28.01.92 Подп<, в печ. 14.04.92 Усл. п. л. 0,5. Уел. кр.-отт. 0.5. Уч.-изд. л. 0,44.
Тираж 468 экз.,

Ордена «Знак Почета» Издательство стандартов, 123557, Москва, ГСП,
Новопресненский пер., 3.

Калужская типография стандартов, ул. Московская, 256. Зак. 380