非イオン性（ノニオン）界面活性剤の測定【電位差滴定】
非イオン性（ノニオン）界面活性剤の測定【電位差滴定】
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非イオン性（ノニオン）界面活性剤は、洗浄剤、医薬品、化粧品、工業製品など幅広い分野で使用されています。本記事では、電位差滴定による非イオン性界面活性剤の測定方法について、原理から実際の測定手順、計算例までを解説します。
1. 非イオン性（ノニオン）界面活性剤の種類
非イオン性界面活性剤は、親水基の構造によって主に以下の2種類に大別されます。
● ポリエチレングリコール型
- 親水基：ポリオキシエチレン鎖
-（CH₂CH₂O）ₙ–
● 多価アルコール型
- 親水基：ヒドロキシ基（–OH）
電位差滴定による定量が可能なのは、ポリエチレングリコール型に限られます。
多価アルコール型は本手法では測定できません。
2. 測定原理
陽イオン性界面活性剤と陰イオン性界面活性剤は、互いに反応して沈殿を形成するため、その反応を利用して滴定が可能です。一方、非イオン性界面活性剤は水に溶解しても電離せず（イオンにならない）、そのままでは滴定できません。
しかし、ポリエチレングリコール型の非イオン性界面活性剤は、バリウムイオン（Ba²⁺）を取り込むことで、陽イオンとして振る舞います。
この状態にすることで、陰イオン性の滴定液を用いた電位差滴定が可能になります。
3. 使用する電極
● 指示電極
- イオン性界面活性剤に応答するイオン選択性電極（界面活性剤電極）
- 非イオン性界面活性剤測定に対応した専用電極の使用を推奨
● 比較電極
- ダブルジャンクション型比較電極
● 内部液
- 1〜３ mol/L 塩化ナトリウム水溶液
※ 被検液へのカリウムイオンの混入は誤差要因となるため、塩化カリウム水溶液は使用不可です。
カリウムイオンは、滴定液を消費するためです。
4. 滴定液
使用する滴定液
- テトラフェニルホウ酸ナトリウム溶液
- 一般的な濃度：0.01 mol/L
テトラフェニルホウ酸イオンは水中で不安定で、特に酸性条件下で分解しやすいため、安定化処理を施した調製方法を推奨します。
0.01mol/L テトラフェニルホウ酸ナトリウム溶液の調製方法
- テトラフェニルホウ酸ナトリウム 3.422 g をビーカーに採取し、純水100 mLを加えて溶解する。
- 別のビーカーにポリビニルアルコール 10 g を採取し、純水300 mLを加える。
- 撹拌しながら穏やかに加熱して溶解する。
- 冷却後、両溶液を1 Lメスフラスコに移す。
- pH10緩衝液 10 mL を加える。
- 純水で標線まで定容する。
注意点
- 加熱時は必ず撹拌しながら穏やかに加熱してください。
撹拌不足だと、ポリビニルアルコールがビーカー内壁に固着します。
備考
- ポリビニルアルコール：テトラフェニルホウ酸イオンの安定剤
- pH10緩衝液：酸性条件での分解抑制
pH10緩衝液の調製方法
- ホウ酸 1.24 g を純水に溶解
- 水酸化ナトリウム 0.4 g を純水に溶解
- 両溶液を100 mLメスフラスコに移し、純水で定容
５. 滴定装置の設定
滴定スピードの設定
多くの滴定装置では ΔmV/ΔmL に応じて自動的にスピードが変化する設定がデフォルトです。
しかし安定した結果を得るには、一定量を間欠的に注入する設定がおすすめです。
- 注入量：0.05～0.1 mL
- 注入間の待ち時間：5～10 秒
終点検出の設定
- 滴定反応の当量点 ＝ 滴定曲線の変曲点
- 変曲点を終点として自動検出する設定にします
6. 滴定液の標定と試料の測定
6-1. 標定に用いる標準物質
非イオン性（ノニオン）界面活性剤の測定では、
ポリオキシエチレン鎖の長さ（EO数）によって、滴定反応の化学量論比が変化します。
そのため、
- 陽イオン性・陰イオン性界面活性剤のように
「1 mol 対 1 mol」で単純に計算することができない - 一般的な一次標準物質を用いた標定が成立しない
という特徴があります。
この問題を解決するため、
測定対象と同一の非イオン性界面活性剤を標準物質として用い、
滴定液 1 mL が何 mg の界面活性剤に相当するか（換算係数）を求めます。
6-2. 標定の基本的な考え方
標定によって求めるのは、次の係数です。
滴定液 1 mL ＝ 非イオン性界面活性剤 ○○ mg
この係数を用いることで、試料を測定したときの滴定量を濃度に換算することができます。
6-3. 標定操作の具体例
① 標準液の調製
- ここでは、試料中のTriton X-100の濃度測定を例に考える
- 試薬として市販されている Triton X-100 を純品とみなし、標定の標準物質とする
- Triton X-100を純水に溶解し、標準液を調製する
（例：調製濃度1.023 g/L ）
Triton X-100とは、非イオン性界面活性剤であるポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテルの商品名です。
② 滴定液の標定の一例
- 標準液 10.0 mL を正確にビーカーに採取
- 純水 50 mL を加える
- 1 mol/L 塩化バリウム水溶液 3 mL を添加
- 非イオン性界面活性剤を陽イオン化するため
- 0.01 mol/L テトラフェニルホウ酸ナトリウム溶液 で滴定
- 終点滴定量の例：3.0340 mL
③ 換算係数の算出
- 標準液 10 mL に含まれる Triton X-100 量
→ 1.023 g/L × 0.010 L ＝ 0.01023 g
消費した滴定液の量は、3.0340 mL であったため、
0.01023 g ÷ 3.0340 mL ＝ 0.003372 g/mL
つまり、
滴定液 1 mL ＝ Triton X-100 3.372 mg
この値が**換算係数（mg/mL）**です。
6-4. 試料の測定方法
④ 試料の測定方法の一例
- 試料 5.0 mL を正確にビーカーに採取
- 純水 50 mL を加える
- 1 mol/L 塩化バリウム水溶液 3 mL を添加
- 0.01mol/L テトラフェニルホウ酸ナトリウム溶液で滴定
- 滴定量の例：2.3450 mL
※ 標定時と同一条件にすることが重要です。
6-5. 濃度計算
計算は以下の式で行います。
試料濃度（g/L）
＝ 滴定量（mL）× 換算係数（mg/mL）÷ 試料量（mL）
計算例
2.3450 × 3.372 ÷ 5 ＝ 1.58 g/L
したがって、今回の例における試料中の Triton X-100 濃度は
1.58 g/L
となります。
6-6. 注意点・測定精度を向上させるポイント
- 標定と試料測定は必ず同一条件で行う
- 被検液のバリウムイオンの濃度
- pH条件
- 測定対象が変われば、必ず再標定する
（EO数が異なると換算係数が変わる） - 滴定液は不安定で分解しやすいため、
定期的に標定を行い、係数の変化を確認する
pH 条件に関して
標定時と試料測定時で被検液の pH が大きく異なる場合、
標定によって求めた 換算係数が変化してしまう可能性 があります。
これは、非イオン性界面活性剤とバリウムイオンの錯形成挙動が、pHの影響を受ける可能性があるためです。
そのため、pHが大きく異なる場合は、
- 緩衝液を添加し
- pH 3～9 程度の範囲内で
- 標定と試料測定を同じ pH 条件で行う
ことを推奨します。
７. 本法が適用できないケース
本法が適用できないケースとしては、
- その他の界面活性剤が共存している
- 高濃度のカリウムイオンを含む
- ポリオキシエチレン鎖が長すぎる or 短すぎる
- 分子内に複数のポリオキシエチレン鎖をもつ
などが考えられます。
まとめ
ポリエチレングリコール型の非イオン性界面活性剤は、バリウムイオンとの錯形成を利用することで、電位差滴定による定量が可能です。この測定に対応した電極の選定、安定化処理した滴定液の調製、適切な条件での標定を行うことで、正確な測定が実現できます。非イオン性界面活性剤の定量が必要な場面では、有効な分析手法の一つです。
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