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

一、实验目的：

1、了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系；

2、了解旋光仪的基本原理，掌握其基本使用方法；

3、利用旋光法测定蔗糖水解反应的速率常数与半衰期。

二、实验原理：

蔗糖在水中水解成葡萄糖的反应为：

C 12H

22

O

11

+H

2

O→C

6

H

12

O

6

(葡萄糖)+C

6

H

12

O

6

（果糖）

为使水解反应加速，反应常数以H3O+为催化剂，故在酸性介质中进行水解反应中。在水大量存在的条件下，反应达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度相比认为它的浓度没有改变，故此反应可视为一级反应，其动力学方程式为：

LnC=-k

t +LnC

式中：C为反应开始时蔗糖的浓度；C

为t时间时的蔗糖的浓度。当C=1/2

C 0时，t可用t

1/2

表示，即为反应的半衰期。 t

1/2

=Ln2/k

上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速率常数k，而与起始无关，这是一级反应的一个特点。蔗糖及其水解产物均为旋光物质，当反应进行时，如测定体系的旋光度的改变就可以量度反应的进程。而溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源波长及反应温度等因素有关。

为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光度[α]这一概念，并表示为：

[α]

D

=α*100/(L*C)

式中：t为实验时温度；D为实验温度为20℃，所用钠灯光源D线，波长589nm，α为旋光度；L为液层厚度（dm）；C为浓度（g*100mL-1），当其他条件不变时，即：

α= βC

β在一定条件下是一常数。

蔗糖[α]=66.5°,葡萄糖[α]=52.0°，果糖[α]=-91.9°，式中整个反应过程中，旋光度由右旋向左旋变化（旋光度与浓度成正比，且溶液的旋光度为各组成旋光度之和——加和性），且当温度及测定条件一定时，其旋光度与反应物浓度有下列关系：

反应时间为0时: α

0=β

反

C

反应时间为t时: α

t =β

反

C+β

生

（C

-C）

反应时间为∞时: α∞=β

生C 0

式中α

0、α

t

、α

∞

为反应时间为0、t、∞时的溶液的旋光度。

联立以上三式：

Ln(α

t -α

∞

)= -kt + Ln(α

-α

∞

)

整理即为：Ln(α

t -α

∞

) - Ln(α

-α

∞

)= - kt

由上式可以看出，以 Ln(α

t -α

∞

) 对t 作图可得一直线，由截距可得到α

值,由直线斜率即可求得反应速度常数k。

三．实验步骤

1.将恒温槽调节到(50.0±0.1)℃恒温，旋光仪先预热20分钟。

2.旋光仪零点的校正：

旋光管注入蒸馏水，无气泡，旋紧，擦净，调节（圆盘旋光仪）目镜使视野清晰，旋转检偏镜至观察到的三分视野暗度相等为止，记下检偏镜之旋转角α，即为旋光仪的零点。WZZ-2B自动旋光仪“清零”

3.蔗糖水解过程中α

t

的测定：

称取10g蔗糖，加入50mL蒸馏水配成溶液(若溶液浑浊，应先过滤)。用移液管取25mL蔗糖溶液置于100mL烧杯。移取25mL 4mol²dm-3HCl溶液于另一100mL烧杯中。将HCl迅速倒入蔗糖中，充分混合，在加入HCl时开始记时。（若用移液管移取25mL 4mol²dm-3HCl溶液直接加入到盛蔗糖溶液的烧杯中，则加入一半时开始计时）将混合液装满旋光管，测量不同时间t时溶液

的旋光度α

t

。测定时要迅速准确，当将三分视野暗度调节相同后，先记下时间，再读取旋光度。每隔一定时间，读取一次旋光度，开始时，可每1min 读一次，15min后（读取15个数值），每2min读一次，再读取15个数值（30min）。共测定45min，30个数值。（注意：用WZZ-2B自动旋光仪，在实验测定数据的过程中，所有键都不要再调节，只读取数据。）

4.α

∞

的测定:

将混合液（25mL 4mol²dm-3HCl溶液+25mL蔗糖溶液）置于近50℃的水浴中，恒温30min以加速反应，然后冷却至实验温度，按上述操作，测定其旋光度，持续约5 min，旋光度不发生变化，可以认为反应完全，此值即可认

为是α

∞

。若旋光度一直在变化，则还没有反应完全。

四、实验数据及处理：

1. 蔗糖浓度：C 蔗糖= 4Mol/L HCl 浓度：C 盐酸 = 2Mol/L

α∞= -3.210

2. 完成下表：

表1 蔗糖转化反应旋光度的测定结果（实验数据）:

五、作()ln t αα∞-~ t 图，求出反应速率常数k 及半衰期t 1/2 ：

求算过程：

由图表及线性回归知k=0.0104

六、讨论思考：

1、配制蔗糖溶液时称量不够准确，对测量结果有否影响？

答：如果称量的蔗糖偏小，溶液的密度、浓度都会偏小

2、混合蔗糖溶液和盐酸溶液时，可否将蔗糖溶液加到盐酸溶液中去？为什

么？

答：如果将蔗糖加入盐酸中，蔗糖的起始浓度就是一个变化的值，而且先加入的蔗糖会先水解，影响起始浓度和反应速率。