SDS胶束对孔雀绿褪色反应的影响_张元勤

第14卷第2期物理化学学报V01.14.N(,.21998年2月ACTAPHYSIC()一CHIMICASINICARI)r一iary1998SDS胶束对孔雀绿褪色反应的影响*张元勤曾宪诚余孝其田安民(四川大学化学系,成都610064)摘要研究了十二烷基硫酸钠(SD)S表而活性剂胶束和预胶束对孔雀绿褪色可逆反应的影响,建立了1一1型可逆反应的胶束催化模型和预胶束催化模型,获得了胶束相中正逆反应的速率常数和预胶束的乎均聚集数.结果表明,SDS胶束和预胶束对正反应有禁阻作用,而对逆反应有催化作用.关镇词:胶束,预胶束,胶束催化,可逆反应,孔雀绿,十二烷基硫酸钠(SD)S由表面活性剂形成的胶束溶液,以其局部浓度效应、静电效应、极性效应、定位效应和微粘度效应影响,调节和控制着许多化学反应的进行[l】.对于简单级数反应,已从普通胶束催化研究发展到功能胶束催化研究z[,”].然而对于复合反应的胶束催化研究仅有很少的报导阵一丁].在很多有机和酶催化反应中涉及到碳正离子的参与,由于胶束能模拟酶的某些性质,因而探讨在胶束溶液中碳正离子参与的反应引起了人们的兴趣.其中主要模型反应是三芳基碳正离子如结晶紫和孔雀绿的碱褪色反应.研究结果表明,阳离子表面活性剂胶束有催化作用,而阴离子表面活性剂胶束有禁阻作用18一10].D,,y,,st、,。等[8]研究了孔雀绿在{j.ollll()l·L一’sDs胶束溶液中的可逆反应,因只涉及一个表面活性剂浓度,且没有建立胶束催化定录的数学处理方法,因而不能获得胶束相中有关的动力学参数,也不能对该反应有更深入的了解.目前对该反应在SDS胶束溶液中的更深入研究未见进一步报导.本文详细研究了SDS胶束对孔雀绿褪色反应的影响,建立了1一1型可逆反应的胶束和预胶束催化模型.1实验1.1试剂与仪器孔雀绿、氢氧化钠、十二烷基硫酸钠(SD)S均为分析纯.SDS用无水乙醇重结晶两次.用称重法将孔雀绿配制成1川)x10一“;:1()卜L一l的溶液.氢氧化钠溶液的浓度用邻苯二甲酸氢钾标准溶液标定·实验所用仪器为p(:rki:卜C`,:;It)(la4Buv/vs51)。:《tr()I)l,(,t《川,et,:r(带恒温装置和计算机数据处理系统).1.2动力学测定动力学实验是将3一),`L的1.t川火zt)一“l;、01·L一’孔雀绿溶液注入已恒温至25℃的31、、L含不同sDs浓度的5.洲x1()一”川(.)lL一`氢氧化钠溶液中,在最大吸收波长6301:`处测定孔雀绿吸光度随1997一05一15收到初稿,1997一09一22收到修改稿.联系人:曾宪诚.*国家自然科学基金(295〔)2()〔)8)和四川省教委青年基金资助项日147时间的变化.实验结果表明,在所进行的实验条件下,孔雀绿的褪色反应能很好地遵从一级动力学行为,其表观一级速率常数左直接由计算机数据处理系统给出.2结果与讨论2.1孔雀绿褪色反应的表观正逆反应速率常数在孔雀绿褪色反应中,当碱的初始浓度远大于孔雀绿的初始浓度时,可将该反应视为准l一1型可逆反应:A共n(1)式中A为孔雀绿阳离子,B为孔雀绿阳离子与氢氧根离子形成的醇,无f和肠,分别为正逆反应的表观速率常数.实验表明,当吸收波长为63l(jnl时,只有孔雀绿阳离子有吸收,根据Bee:定律有Ar=石A,:tl(2)式中A,为t时刻的吸光度,光系数,Z为吸收池长度.c,为班时刻时孔雀绿阳离子的浓度,:、为孔雀绿阳离子的摩尔吸当了=0和t=二时,A。=￡A价汪.A、二石Ac、(3)式中(A)和A、分别为反应初始和反应达平衡时的吸光度,。(〕和`汉分别为反应初始和反应达平衡时孔雀绿阳离子的浓度.反应的表观平衡常数K为K=(`、)一`、)/`、(4)将式(3)代入式(4)得K二((A)一A、)/A、(5)因此,根据式(5)由浅,和A、可计算出可逆反应的表观平衡常数.根据K和孟:的定义有、、.`、.几r.ǎO勺`口尹.、了.`、K=孟,f/又卜式=孟f+孟:1、、l、、,JO八nUr.Jt、户口.、由式(6)和(7)可求出正逆反应的表观速率常数:丸f二无·K/(1+K)孟卜=孟丫(1+K)表1列出了不同SDS浓度下,孔雀绿褪色反应的表观正逆反应速率常数.其中。D为SDS的总浓度,K和无均是五次实验结果的平均值,其相对标准偏差均小于1伙,.钠离子对SDS临界胶束浓度的影响为I“l.气、~、子补_.l()g`,了`e=一0.45774城咬、一3.翔,5,抓、·(1())当`丈:、=5.阴、1(一“,,,()l·L一`时,由(1(一)式计算得`,;:`=6.35又1()一”,,、()l·L,1可见,当SDS的浓度低于`】ILc时,SDs表面活性剂对孔雀绿褪色反应仍然表现出禁阻作用,而当sDs的浓度。D为5义1(j一6:,、01·L一`,3