旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告

旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数

实验报告

院（系） 生化系 年级 10级 专业 化工 姓名 学号

课程名称 物化实验 实验日期 2012 年 9 月 9 日 实验地点 3栋 指导老师

一、实验目的：

1·测定蔗糖转化放映的速率常数k ，半衰期t1/2,和活化能Ea 。 2·了解反应的反应物溶度与旋光度之间的关系。 3·了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法。

二、实验原理：

1、 蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖，器反应为： C 12H 22011+H 2O

C 6H 12O 6+C 6H 12O 6

（蔗糖） （葡萄糖） （果糖）

这是一个二级反应，但在H+浓度和水量保持不变时，反应可视为一级反

应，速率方程式可表示为： ，积分后可得： 由此可知：在不同时间测定反应物的相对浓度，并以㏑c 对t 作图，可得一直线，由直线斜率即可求得反应速率常数 k 。

当c=时

T1/2=ln2/K

2、本实验中的反应物及产物均有旋光性，且旋光能力不同，在溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等条件均固定时，旋光度与反应物浓度呈线性关系，即：

kc dt dc =-kt c c -=0

ln

。

反应时间 t=0，蔗糖尚未转化： ；

反应时间为 t ，蔗糖部分转化： ；

反应时间 t=∞，蔗糖全部转化： ，

联立上述三式并代入积分式可得： 对ｔ作图可得一直线，从直线斜率可得反应速率常数k 。

三、仪器与试剂：

WZZ-2B 型旋光仪 1台 501超级恒温水浴 1台 烧杯100ml 2个 移液管（25ml ） 2只 蔗糖溶液 （分析纯）（100ml) Hcl 溶液（分析纯）（dm -3) 四、实验步骤： ①恒温准备：

1）

2

c

βα=00c 反βα=）（生反c t -+=0c c ββα0c 生βα=∞)

ln()ln(0∞∞-+-=-ααααkt t )ln(∞-ααt 以

③测定a t：

④测定a∞：

⑤、依次关闭测量、光源、电源开关。

五、注意事项：

1、装上溶液后的样品管内不能有气泡产生，样品管要密封好，不要发生漏液现象；

2、配蔗糖溶液时要注意使蔗糖固体全部溶解，并充分混匀溶液；

3、样品管洗涤及装液时要保管好玻璃片橡皮垫圈，防止摔碎或丢失；

4、测定a∞时，要注意被测样品在50~600c条件下恒温50min后（但不能超过600c,否则有副反应发生），移到超级恒温器中再恒温20min;

5、必须对旋光仪调零校正，若调不到零，需要进行数据校正。

六、数据处理：

(1)、①超级恒温槽温度：45o c 旋光仪零点：0

时间（min）12345 a t

a t-a

ln（a t-a）

时间（min）678910 a t

a t-a

ln（a t-a ）

最终旋光度：a=

②ln（at-a）∽t图

由图可知直线斜率k1= ；

即反应速率常数K=

半衰期T1/2=ln2/K=

（2）①超级恒温槽温度:35 o c 旋光仪零点：0

时间（min）246810 at73 at-a∞

ln（at-a∞）

时间（min）1214161820 at

at-a∞

ln（at-a∞）

最终旋光度：a=

②ln（at-a）∽t图

由图可知直线斜率k2= ;

即反应速率常数K= 半衰期 t 1/2=ln2/K=

（3）由 12ln

k k =R E a (11T -2

1

T )得： Ea= kJ/mol 七、实验结果与讨论

(1)、实验结果：350C 下实测值K=即308K 时K=×10-3min -1

T 1/2=;

450C 下实测值K=即318K 时K=×10-3min -1

t 1/2=；

Ea=mol

文献值参考值：时K=×10-3min -1

时K=×10-3min -1

Ea=108KJ/mol

（2）、实验偏差：（－108）÷108×100％=％ （3）、产生偏差的原因可能如下： ①、实验仪器误差； ②、读数误差；

③、实验操作过程中温度对实验结果产生影响，使得活化能减小； ④、盐酸作为催化剂，对反应速率产生影响，从而影响反应速率常数； 八、实验思考题

1、实验中，用蒸馏水来校正旋光仪的零点，有何意义

答：因为蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂，这样就消除了溶剂对实验结果的影

响，且蒸馏水没有旋光性，其旋光度为零；若不进行零点校准，则各个时间所得的溶液旋光度会存在偏差，故用蒸馏水来校正旋光仪的零点，来消除系统误差。

九、实验小结

本实验中温度对反应速率影响很大，所以在试验中用恒温水浴来控制温度。实验时由于旋光管内存有少许气泡或者在以盐酸流出一半为反应计时时，由于无法准确判断所以导致反应时间存在误差。实验测得的旋光度变化趋势是从大到小，最终出现负值，证明果糖的旋光度为负值，并在数值上大于葡萄糖的旋光度值。而最终的旋光度没有表现出几乎不变的趋势，说明反应还没有达到极限，实验时间应该可以再适当地加长一点。做完该实验，我了解了反应的反应物浓度与旋光度之间的关系，同时明白旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法。