旋光法測定蔗糖轉化反應的速率常數(shù)

1、（六）旋光法測定蔗糖轉化反應的速率常數(shù)一、 目的要求1、測定蔗糖轉化反應的速率常數(shù)和半衰期。2、了解該反應的反應物濃度與旋光度之間的關系。3、了解旋光儀的基本原理，掌握旋光儀的正確使用方法。二、 儀器與試劑wzz-2b自動旋光儀，樣品管，秒表，包溫槽，量筒，錐形瓶，蔗糖水溶液，鹽酸水溶液三、實驗原理蔗糖在水中水解成葡萄糖與果糖的反應為|_|+c12h22o11 （蔗糖）+ h2o - c6h12o6 （葡萄糖）+ c6h12o6 （果糖）為使水解反應加速，反應常常以h+為催化劑。由丁在較稀的蔗糖溶液中，水是大量的，反應達終點時，雖然有部分水分子參加了反應，但與溶質(zhì)（蔗糖）濃度相比可以認為它的濃

2、度沒有改變。因此，在一定的酸度下，反應速度只與蔗糖的濃度有關，所以該反應可視為一級反應（動力學中稱之為準一級反應）。該反應的速度方程為：dc/dt = kc 其中c為蔗糖溶液的濃度，k為蔗糖在該條件下的水解反應速度常數(shù)該反應的半衰期與k的關系為：t1/2 = ln2/k 蔗糖、葡萄糖、 果糖都是旋光性的物質(zhì)，即都能使透過它們的偏振光的振動面旋轉一定的角度，稱為旋光度，以就表示。其中蔗糖、葡萄糖能使偏振光的振動面按順時針方向旋轉，為右旋光性物質(zhì)，旋光度為正值。 而果糖能使偏振光的振動面按逆時針方向旋轉，為左旋光性物質(zhì)， 旋光度為負值。反應進程中，溶液的旋光度變化情況如下：當反應開始時，t=0 ,

3、溶液只有蔗糖的右旋，旋光度為正值，隨著反應的進行，蔗糖溶液減少，葡萄糖和果糖濃度增大，由丁果糖的左旋能力強丁葡萄糖的右旋。整體來說，溶液的旋光度隨著時間而減少。當反應進行完全時， 蔗糖溶液為零，溶液中只有葡萄糖和果糖，這時，溶液的旋光度為負值?？梢姡磻^程中物質(zhì)濃度的變化可以用旋光度來代替表示。ln ( a t ) = k t + ln ( a08 )從上式可見，以ln (at ) 對t作圖，可得一直線，由直線斜率可求得速度常數(shù)k0四、 實驗步驟1、 從烘箱中取出錐形瓶。包溫槽調(diào)至55co2、 開啟旋光儀，按下“光源”和“測量”。預熱10分鐘后，洗凈樣品管，然后在樣品管中裝人蒸僻水，測量蒸僻

4、水的旋光度，之后活零。3、 量取蔗糖和鹽酸溶液各30毫升至干凈干燥的錐形瓶，鹽酸倒入蔗糖中，搖勻，然后迅速用此溶液洗涮樣品管3次，再裝滿樣品管，放入旋光儀中，開始記時。將錐形瓶放入包溫槽中加熱，待30分鐘后取出，冷卻至室溫。4、 記時至2分鐘時，按動“復測”，記錄。如此，每隔2分鐘測量一次，直至30分鐘 ( 注意：數(shù)值為正值時使用“ +復測”，數(shù)值為負值時使用“-復測” ),5、 倒去樣品管中的溶液，用加熱過的溶液洗涮樣品管3次，再裝滿樣品管, 測其旋光值，共測5次，求平均值。五、 實驗數(shù)據(jù)記錄時間室溫大氣壓實驗前29.2 c101.08kpa實驗后27.5 c101.02kpa時 間/min

5、.246810121416a t/度3.5653.3753.2653.0502.8502.6902.4952.230時 間/min.18202224262830a t/度2.0451.8901.6651.0250.8450.6000.175a 8= -0.570 、-0.590 、-0.590、-0.605、-0.610。a 8 的平均值為：-0.593 六、數(shù)據(jù)處理t2468101214a 00-0. 593-0. 593-0. 593-0.593-0.593-0. 593-0. 593a t/度3.5653.3753.2653.0502.8502.6902.495ln( a t -a q1

6、.425031.378261.350141.292811.236341.188761.127521618202224262830-0.593-0. 593-0. 593-0. 593-0. 593-0. 593-0. 593-0. 5932.2302.0451.8901.6651.0250.8450.6000.1751.037800.970020.909470.814480.481190.363250.17467-0.26396由ln ( a t - a 8 )? t 直線y = -0.0662x + 1.4062 可求得 : 蔗糖的轉化反應速率k=0.0662 in2=耍=10.47min

7、k k 七、思考題1. 實驗中，為什么用蒸僻水來校正旋光儀的零點？在蔗糖轉化反應過程中，所測的旋光度a t是否需要零點校正？為什么？答：蒸僻水無旋光性，消除旋光儀的系統(tǒng)誤差；實驗中，所測的旋光度at可以不校正零點，因a t-已將系統(tǒng)的零點誤差消除掉。2. 蔗糖溶液為什么可粗略配制？答：初始濃度對丁數(shù)據(jù)影響不大。速率常數(shù)k與溫度和催化劑的濃度有關，實驗測定反應速率常數(shù)k，以ln( a t- a 8)對t作圖，由所得直線的斜率求出反應速率常數(shù)k,與初始濃度無關3. 蔗糖的轉化速度和哪些因素有關？答：溫度，催化劑得濃度、種類等。4. 溶液的旋光度與哪些因素有關？答：溶液的旋光度與溶液中所含旋光物質(zhì)的

8、種類、濃度、溶劑的性質(zhì)、液層厚度、光源波長及溫度等因素有關。5. 反應開始時，為什么將鹽酸溶液倒入蔗糖溶液中，而不是相反？答：因為鹽酸是作為催化劑。若把蔗糖倒入鹽酸當中，會導致反應液中鹽酸的濃度過大，使得蔗糖在還沒檢測的時候就反應完全，使實驗存在很大誤差。若那鹽酸倒入蔗糖溶液中，可以避免這種事線性 (a t-t) 線性 (ln (a t 、旋光法測定蔗糖轉化反應的速率常數(shù)4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 ? a t-t ln ( a t - a oo)線性(a t-t) 線性 (ln (a t -a 8)情發(fā)生，最大地降低了誤差的出現(xiàn)。八、實驗結果與討論：本實驗測得蔗糖的轉化反應速率k=0.0662，半衰期為10.47min,測