一級(jí)反應(yīng)蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定_第1頁(yè)
一級(jí)反應(yīng)蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定_第2頁(yè)
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1、一級(jí)反應(yīng)蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.用旋光儀測(cè)定當(dāng)蔗糖水解時(shí),其旋光度變化與時(shí)間的關(guān)系,從而推算蔗糖水解 反應(yīng)的速率常數(shù)和半衰期。2.了解旋光儀的基本原理,掌握其使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理:蔗糖水解反應(yīng)的計(jì)量方程式為:C12H22O11+H2O = C6H12O6+C6H­12O6 蔗糖 葡萄糖 果糖蔗糖水解速率極慢,在酸性介質(zhì)中反應(yīng)速率大大加快,故H3O+為催化劑。反應(yīng)中,H2O是大量的,反應(yīng)前后與溶質(zhì)濃度相比,看成它的濃度不變,故蔗糖水解反應(yīng)可看做一級(jí)反應(yīng)。其動(dòng)力學(xué)方程式如下: =K1C 積分式為: ln=K1 t K1 =ln 或 K=lg 反應(yīng)的半衰期= K1 速率

2、常數(shù)t 時(shí)間Co 蔗糖初始濃度C 蔗糖在t時(shí)刻的濃度可見(jiàn)一級(jí)反應(yīng)的半衰期只決定于反應(yīng)速率常數(shù)K,而與反應(yīng)物起始濃度無(wú)關(guān)。若測(cè)得反應(yīng)在不同時(shí)刻時(shí)蔗糖的濃度,代入上述動(dòng)力學(xué)的公式中,即可求出和。 測(cè)定反應(yīng)物在不同時(shí)刻濃度可用化學(xué)法和物理法,本實(shí)驗(yàn)采用物理法即測(cè)定反應(yīng)系統(tǒng)旋光度的變化。蔗糖及其水解產(chǎn)物均為旋光性物質(zhì),蔗糖是右旋的,但水解后的混合物葡萄糖和果糖則為左旋,這是因?yàn)樽笮墓潜扔倚钠咸烟切舛壬源蟮木壒?。因此,?dāng)蔗糖開(kāi)始水解后,隨著時(shí)間增長(zhǎng),溶液的右旋光度漸小,逐漸變?yōu)樽笮?,即隨著蔗糖濃度減小,溶渡的旋光度在改變。因此,借助反應(yīng)系統(tǒng)旋光度的測(cè)定,可以測(cè)定蔗糖水解的速率。所謂旋光度,指一束

3、偏振光,通過(guò)有旋光性物質(zhì)的溶液時(shí),使偏振光振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)某一角度的性質(zhì)。其旋轉(zhuǎn)角度稱(chēng)為旋光度(a)。使偏振光按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的物質(zhì)稱(chēng)為右旋物質(zhì),a為正值,反之稱(chēng)為左旋物質(zhì),a為負(fù)值。物質(zhì)的旋光度,除決定于物質(zhì)本性外,還與溫度、濃度、液層厚度、光源波長(zhǎng)等因素有關(guān),當(dāng)光源用鈉燈,波長(zhǎng)一定,(5890nm),實(shí)驗(yàn)溫度t時(shí),旋光度與溶液濃度和溶層厚度成正比,ac.l寫(xiě)成等式 a=a·c·l 式中比例常數(shù)a tD,稱(chēng)為比旋光度。a= 由(5)式可見(jiàn),當(dāng)其它條件不變時(shí),旋光度a與濃度 c成正比,即 a=KC (K為比例常數(shù)) 已知,比旋光度a蔗糖=+66.6°,a蔗糖 =+52.

4、2°,a果糖 =-91.9°,所以,當(dāng)蔗糖水解反應(yīng)進(jìn)行時(shí),右旋角度不斷減小,當(dāng)反應(yīng)終了時(shí),系統(tǒng)經(jīng)過(guò)零度變?yōu)樽笮?。蔗糖水解反?yīng)中,反應(yīng)物與生成物都具有旋光性,旋光度與濃度成正比,且溶液的旋光度為各組成旋光度之和(有加和性)。若反應(yīng)時(shí)間為 Ot則溶液旋光度為0 t 因?yàn)闇y(cè)定是在同一儀器,同一光源,同一長(zhǎng)度旋光管中進(jìn)行的,則由(7)式可以導(dǎo)出濃度改變正比于旋光度的改變,且比例常數(shù)相同(K=)。C0=C=K(0-),C-C=K(t-)而=0,(蔗糖水解反應(yīng)能進(jìn)行到底)C0=K(0-),C=K( t-)= =k1t或?qū)懗桑簂g(t-)+lg(o-) (直線(xiàn)方程)若以lg(t-)t作圖

5、,得一直線(xiàn)斜率= 則k1= 2.303 ×(斜率) 本實(shí)驗(yàn)就是用旋光議測(cè)定t、值。三、儀器和試劑自動(dòng)旋光儀 1臺(tái); 停表 1塊;旋光管(帶有恒溫水外套)1支; 恒溫槽 1套;容量瓶(50ml) 1個(gè); 上皿天平 1臺(tái);錐形瓶(100ml) 2個(gè); 移液管(25ml)2支燒杯(100ml,500ml) 各1個(gè); 2mol.L-1HCl溶液;蔗糖(分析純)。四、操作步驟1 調(diào)整恒溫槽至25恒溫,然后將旋光管外套接上恒溫水。2 旋光儀零點(diǎn)的校正。用蒸餾水洗凈旋光管各部分零件,將一端的蓋子旋聚,向管內(nèi)注滿(mǎn)蒸餾水,取玻璃片沿管口輕輕推入蓋好,再旋緊套蓋,勿使其漏水或有氣泡。(小心操作,以防用力

6、過(guò)猛,壓碎玻璃片)用濾紙或干布擦凈旋光管兩端玻璃片,并放入旋光儀中。打開(kāi)旋光儀電源開(kāi)關(guān),清零后取出旋光管,倒出蒸餾水。3 蔗糖水解過(guò)程中t的測(cè)定。稱(chēng)取蔗糖10g,溶于蒸餾水中,用50ml容量瓶配制成溶液。(如混濁需過(guò)濾)用移液管取消50ml蔗糖溶液和50ml2mol.L-1HCI溶液分別注入兩個(gè)100ml干燥錐形瓶中,并將此二錐形瓶同時(shí)置于恒溫槽中恒溫1015分鐘。待恒溫后,取50m2mol.L-1HCI 溶液加到蔗糖溶液的錐形瓶中混合,并在HCI溶液加入一半時(shí),開(kāi)動(dòng)停表作為反應(yīng)的起始時(shí)間。不斷振蕩搖動(dòng),迅速取少量混合液清洗旋光管二次,然后將此混合液注滿(mǎn)旋光管,蓋好玻璃片,旋緊套蓋(檢查是否漏

7、液和有氣泡)。擦凈旋光管兩端玻璃片,立刻置于旋光儀中。測(cè)量時(shí)間t時(shí)溶液的旋光度t。測(cè)定時(shí)要迅速準(zhǔn)確。先記下時(shí)間,再讀取旋光度數(shù)值。可在測(cè)定第一個(gè)t值后的分,10分,15分,20分,30分,50分,75分,100分鐘各測(cè)一次。4的測(cè)定。將步驟3中的混合液保留好,48小時(shí)后重新恒溫,觀(guān)測(cè)其旋光度,此值即為?;?qū)⑹S嗷旌弦海糜?0水浴中溫?zé)?0分鐘,加速水解反應(yīng)進(jìn)行,然后冷卻至實(shí)驗(yàn)溫度。按上述操作測(cè)其旋光度,即認(rèn)為是。注意事項(xiàng):1)測(cè)到30分鐘后,每次測(cè)量間隔時(shí)應(yīng)將鈉光燈熄滅,以延長(zhǎng)鈉光燈壽命。但下一次測(cè)量之前提前10分鐘打開(kāi)鈉光燈,使光源穩(wěn)定。2)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),應(yīng)立即將旋光管洗凈擦干,防止酸對(duì)旋光箱的腐蝕。五、結(jié)果處理實(shí)驗(yàn)溫度: 鹽酸濃度: : 反應(yīng)時(shí)間/mint木t -

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