利用旋光法測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)鄭州大學(xué)化學(xué)系級(jí)詹ppt課件

1、;蔗糖在水中轉(zhuǎn)化成葡萄糖與果糖蔗糖在水中轉(zhuǎn)化成葡萄糖與果糖,其反響為其反響為 C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 蔗糖蔗糖 葡萄糖葡萄糖 果果糖糖 它是一個(gè)二級(jí)反響它是一個(gè)二級(jí)反響,在純水中此反響的速率極慢在純水中此反響的速率極慢,通常需求在通常需求在H+離子催化作用下進(jìn)展離子催化作用下進(jìn)展.由于反響時(shí)由于反響時(shí)水是大量存在的水是大量存在的,雖然有部分水分子參與了反響雖然有部分水分子參與了反響,仍可近似地以為整個(gè)反響過(guò)程中水的濃度是恒仍可近似地以為整個(gè)反響過(guò)程中水的濃度是恒定的定的,而且而且H+是催化劑是催化劑,其濃度也堅(jiān)持不變其濃度也堅(jiān)持不變.因此因此蔗糖轉(zhuǎn)化

2、反響可看作為一級(jí)反響。蔗糖轉(zhuǎn)化反響可看作為一級(jí)反響。 ;ddCkCt0lnlntCCk t1/ 2ln 20.6931tkk當(dāng)當(dāng) C=0.5Co時(shí)時(shí),可用可用t1/2表示，即半衰期為表示，即半衰期為21從從2式不難看出，在不同時(shí)間測(cè)定反響物式不難看出，在不同時(shí)間測(cè)定反響物的相應(yīng)濃度，并以的相應(yīng)濃度，并以ln對(duì)對(duì)t作圖，可得不斷線，由作圖，可得不斷線，由直線斜率即可得反響速率常數(shù)直線斜率即可得反響速率常數(shù)k，然而反響，然而反響是在不斷進(jìn)展的，要快速分析出反響物的濃度是在不斷進(jìn)展的，要快速分析出反響物的濃度的困難的的困難的.但蔗糖及其轉(zhuǎn)化物，都具有旋光性，但蔗糖及其轉(zhuǎn)化物，都具有旋光性，而且它們的

3、旋光才干不同，故可以利用體系在而且它們的旋光才干不同，故可以利用體系在反響進(jìn)程中旋光度的變化來(lái)度量反響的進(jìn)程。反響進(jìn)程中旋光度的變化來(lái)度量反響的進(jìn)程。 3一級(jí)反響的速率方程可由下式表示一級(jí)反響的速率方程可由下式表示 c為時(shí)間為時(shí)間t時(shí)的反響物濃度，時(shí)的反響物濃度， k為反響速率常數(shù)為反響速率常數(shù).積分可得積分可得;丈量物質(zhì)旋光度的儀器稱為旋光儀。溶液的旋光度與丈量物質(zhì)旋光度的儀器稱為旋光儀。溶液的旋光度與溶液中所含物質(zhì)的旋光才干、溶液性質(zhì)、溶液濃度、溶液中所含物質(zhì)的旋光才干、溶液性質(zhì)、溶液濃度、樣品管長(zhǎng)度及溫度等均有關(guān)系。當(dāng)其它條件固定時(shí)，樣品管長(zhǎng)度及溫度等均有關(guān)系。當(dāng)其它條件固定時(shí)，旋光度旋

4、光度與反響物濃度與反響物濃度C呈線形關(guān)系，既呈線形關(guān)系，既 = C 4式中比例常數(shù)式中比例常數(shù)與物質(zhì)旋光才干、溶液性質(zhì)、溶液濃度、與物質(zhì)旋光才干、溶液性質(zhì)、溶液濃度、樣品管長(zhǎng)度、溫度等有關(guān)。樣品管長(zhǎng)度、溫度等有關(guān)。 物質(zhì)的旋光才干用比旋光度來(lái)度量物質(zhì)的旋光才干用比旋光度來(lái)度量,比旋光度用下式表比旋光度用下式表示示: 20D =100 / l c 5式中式中D20右上角的右上角的“20表示實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度為表示實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度為20oC,D是是指用鈉燈光源指用鈉燈光源D線的波長(zhǎng)即線的波長(zhǎng)即589nm，為測(cè)得的旋為測(cè)得的旋光度光度 o ，l為樣品管長(zhǎng)度為樣品管長(zhǎng)度 dm ，c為濃度為濃度 g/100ml 。

5、;作為反響物的蔗糖是右旋性物質(zhì)，其比旋光度作為反響物的蔗糖是右旋性物質(zhì)，其比旋光度D20 =+ 66.6o;生成物中葡萄糖也是右旋性物質(zhì)，其比旋光生成物中葡萄糖也是右旋性物質(zhì)，其比旋光度度D20 = +52.5o，但果糖是左旋性物質(zhì)，其比旋光，但果糖是左旋性物質(zhì)，其比旋光度度D20 = -91.9o，由于生成物中果糖的左旋性比葡，由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大萄糖右旋性大,所以生成物呈現(xiàn)左旋性質(zhì)。因此隨著所以生成物呈現(xiàn)左旋性質(zhì)。因此隨著反響進(jìn)展反響進(jìn)展,體系的右旋角不斷減小體系的右旋角不斷減小,反響至某一瞬間反響至某一瞬間,體體系的旋光度可恰好等于零系的旋光度可恰好等于零,而后就變成

6、左旋而后就變成左旋,直至蔗糖直至蔗糖完全轉(zhuǎn)化完全轉(zhuǎn)化,這時(shí)左旋角到達(dá)最大值這時(shí)左旋角到達(dá)最大值。 設(shè)體系最初的旋光度為設(shè)體系最初的旋光度為 0=反反C0 t=0,蔗糖尚未轉(zhuǎn)化蔗糖尚未轉(zhuǎn)化 6 體系最終的旋光度為體系最終的旋光度為 =生生C t=,蔗糖已完全轉(zhuǎn)化蔗糖已完全轉(zhuǎn)化 7 6 和和7 中中反和反和生分別為反響物與生成物的生分別為反響物與生成物的比例常數(shù)。比例常數(shù)。 ;當(dāng)時(shí)間為當(dāng)時(shí)間為t時(shí)時(shí),蔗糖濃度為蔗糖濃度為c,此時(shí)旋光度為此時(shí)旋光度為t，即，即 t =反反C + 生生Co C 8 由由 6 、 7 和和 8 聯(lián)立可解得聯(lián)立可解得 C0=o-/ 反反-生生 = o - 9 C=t-/

7、反反-生生 = t- 10 將將9 和和 10 代入代入2式即得式即得 lnt-=-Kt+lno- 11 顯然顯然,以以ln0-對(duì)對(duì)t作圖可得不斷線作圖可得不斷線,從直線斜率既從直線斜率既可求得反響速率常數(shù)可求得反響速率常數(shù)k。 ; 儀器儀器 試劑試劑 自動(dòng)數(shù)字旋光儀自動(dòng)數(shù)字旋光儀 恒溫箱恒溫箱 恒溫槽恒溫槽 容量瓶容量瓶50ml 錐形瓶錐形瓶150m 葡萄糖分析純葡萄糖分析純 移液管移液管25ml,50ml0 蔗糖分析純蔗糖分析純 HCL溶液溶液4.00mol.dm-3 蔗糖酶液自制蔗糖酶液自制 ;自動(dòng)數(shù)字旋光儀自動(dòng)數(shù)字旋光儀;了解自動(dòng)旋光儀的構(gòu)造，任務(wù)原理和運(yùn)用方法。了解自動(dòng)旋光儀的構(gòu)造，

8、任務(wù)原理和運(yùn)用方法。 清洗旋光管，校零。清洗旋光管，校零。配制配制1.8 moldm-3的鹽酸溶液。配制蔗糖溶液的鹽酸溶液。配制蔗糖溶液10g/50mL, 25預(yù)熱預(yù)熱10min?；旌先芤翰㈤_(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)。淌洗旋光試管，裝樣、混合溶液并開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)。淌洗旋光試管，裝樣、擦凈試管外壁并放入旋光儀中。從開(kāi)場(chǎng)記時(shí)算擦凈試管外壁并放入旋光儀中。從開(kāi)場(chǎng)記時(shí)算起，反響到大約第起，反響到大約第3分鐘時(shí)讀取第一個(gè)數(shù)據(jù)，然分鐘時(shí)讀取第一個(gè)數(shù)據(jù)，然后分別在第后分別在第5、7、9、12、14、16、18和和20分鐘分鐘時(shí)各記錄一個(gè)時(shí)各記錄一個(gè)值，以后每隔值，以后每隔5分鐘記錄一次，分鐘記錄一次，不斷記錄到旋光度出現(xiàn)第一個(gè)負(fù)值

9、為止。不斷記錄到旋光度出現(xiàn)第一個(gè)負(fù)值為止。;將測(cè)定將測(cè)定 時(shí)剩余的溶液倒入干凈的大試管里，時(shí)剩余的溶液倒入干凈的大試管里，并置于并置于60恒溫水浴中恒溫水浴中30分鐘，然后冷卻到室分鐘，然后冷卻到室溫再裝管測(cè)定三次旋光度取平均值即溫再裝管測(cè)定三次旋光度取平均值即。 實(shí)驗(yàn)終了后，將實(shí)驗(yàn)終了后，將“光源開(kāi)關(guān)置于交流檔，封光源開(kāi)關(guān)置于交流檔，封鎖電源。小心地清洗儀器，尤其是旋光管要清鎖電源。小心地清洗儀器，尤其是旋光管要清洗干凈，至無(wú)酸性為止，以防止腐蝕旋光管兩洗干凈，至無(wú)酸性為止，以防止腐蝕旋光管兩端的金屬部件，且留意不要喪失旋光管兩端的端的金屬部件，且留意不要喪失旋光管兩端的玻片和密封圈。玻片和密封圈。 ;將室溫下的將室溫下的t、時(shí)間、時(shí)間t、溫度、溫度T的