蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖水解反应速率常数的测定材料与化学工程学院 应用化学2010级1班 阳豪 10031030120 一、实验目的1. 测定蔗糖水解反应的速率常数和半衰期。
2.了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。
3. 了解旋光仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。
二、实验原理蔗糖水解反应的方程式为：C 12H 22O 11+H 2O ==== C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 蔗糖 葡萄糖 果糖蔗糖水解速率极慢，在酸性介质中反应速率大大加快，故H 3O+为催化剂。
反应中，H 2O 是大量的，反应前后与溶质浓度相比，看成它的浓度不变，故蔗糖水解反应可看做一级反应。
其动力学方程式如下： －dt dc=K 1C 积分式为： ln CC O =K 1t ∴ K 1 =t 1ln C C O 或 K=t 303.2lg C C O 反应的半衰期2/1t = k2lnK 1：速率常数、t ：时间、Co ：蔗糖初始浓度、C ：蔗糖在t 时刻的浓度。
一级反应的半衰期只决定于反应速率常数K ，而与反应物起始浓度无关。
若测得反应在不同时刻时蔗糖的浓度，代入上述动力学的公式中，即可求出K 和2/1t 。
αt= K 反C+K 生(C 0-C)。
C 0=C ∞=K （α0-α∞），C-C ∞=K （αt -α∞） C 0=K （α0-α∞），C=K （αt -α∞）c Co=∞∞0--a a a a K t ∞∞0--ln a a a a t =kt若以ln （a t - a ∝）～t 作图，得一直线，由直线斜率可求出速率常数k 。
三、实验仪器和试剂实验仪器：旋光计，秒表，恒温水浴，移液管（25mL ），锥形瓶（100mL ） 实验试剂：蔗糖、盐酸四、实验步骤1.实验准备（1）用台秤粗称取蔗糖10g，放入锥形瓶中，准确移入50mL蒸馏水，搅拌，溶解蔗糖。
（2）恒温30℃2.旋光仪零点调节3.蔗糖水解过程中αt的测定用25mL移液管吸取50mL 2moL·L-1HCL分别注入两个100mL干燥的锥形瓶中，当盐酸溶液流出一半时，开始计时（作为反应开始的时间）。
蔗糖水解速率常数的测定
ln(αtα∞)1
A B
ln(αt-α∞)2
0
t1
t2
t(min)
反应速率常数： K k
半衰期：
t1
2
ln 2 K
实验结果与讨论
⑴结果：实测值为Ｋ= ⑵计算实验偏差： ⑶分析产生偏差的原因： ⑷有何建议与想法？
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；
α=βC
式中：比例常数β与物质旋光能力、溶剂性 质、样品管长度及温度等有关。
物质的旋光能力用比旋光度来度量，
比旋光度用下式表示：
[ ]2D0
l
100 CA
[ ]2D0右上角的20表示实验时温度为200C,
D是指用钠灯光源D线的波长(即589nm),
为测得的旋光度, l为样品管长度(dm),
CA为浓度(g /100ml).
即可开始测量。 （二）旋光仪零点的校正 1．取1 dm 长的盛液管，装满蒸馏水，使液面凸出管，将小圆 玻片沿管口边沿平推盖好，不能带入气泡，然后装上橡皮圈， 旋紧螺帽至不漏水，螺帽不宜旋得太紧，否则使玻片产生扭力， 影响读数。用擦镜纸将管两端的玻片及外壁残液擦干。打开镜 盖，将盛液管置于旋光仪镜筒中，若有气泡，应将气泡放在中 间球形的上面，盖好盖子。 2．调节目镜上视度螺旋至视场中三分视场明暗程度清晰为止。 3．转动刻度盘手轮，使刻度盘的0º线与固定游标尺0º线重合， 从目镜观察三分视场消失，出现较暗的零度视场。如不一致， 缓慢转动刻度盘手轮，直到出现较暗的零度视场，记录刻度盘 读数，此数即为零点。
数据处理
1.计算αt-α∞和ln(αt-α∞)；
2.作ln(αt-α∞) ~ t关系图； 3.计算直线斜率k，反应速率常数K；
蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的：1.根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速率常数。
2.了解旋光仪的基本原理、掌握使用方法。
二、实验安排2人一组，一批10～15人，实验时间4小时。
三、实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖和果糖的反应为612661262112212O H C O H C O H O H C H +−→−++蔗糖（右旋） 葡萄糖（右旋）果糖（左旋）为使水解反应加速，反应在酸性介质中进行，以O H 3作催化剂。
反应中水是大量的，与蔗糖浓度相比，可以认为它的浓度没变，故反应可视为一级，其动力学方程为： kc dt dc =-kt C C t =0ln 积分得 t C C t k 0lg 303.2=或当02/1C C =时，反应的半衰期为k t 2ln 2/1=蔗糖及其水解产物均为旋光物质，因此，可以利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程，旋光度与浓度成正比，且溶液的旋光度具有加和性。
若反应时间为∞,,0t 时溶液的旋光度各为∞ααα,,0t ，则溶液浓度与旋光度的关系为：)(00∞-=ααK C)(∞-=ααt K C代入上式，可得：∞∞--=ααααt t k 0lg 303.2 将上式改写成： )lg(303.2)lg(0∞∞-+⋅-=-ααααt k t显然，以)lg(∞-ααt 对t 作图可得一条直线，由直线的斜率即可求得反应速率常数k 。
四、仪器药品旋光仪 1台； 秒表 1个容量瓶（50ml ） 1个； 锥形瓶（100ml ） 2个天平 1台； 移液管（25ml ） 2支烧杯（100ml , 500ml 各1个3mol /LHCl 溶液， 20%蔗糖五、实验步骤1.开动旋光仪预热15-20分钟后开始测定。
2.用自来水洗旋光管（3次），再用蒸馏水洗（3次），然后装满蒸馏水，放入旋光仪暗室中调零点。
3.用移液管取25ml 的蔗糖水溶液于100ml 锥形瓶中，再用另一支移液管吸取25ml3mol/l 盐酸（25ml 移液管滴入一半时开始计时），注入已装满蔗糖水溶液的锥形瓶中，同时记录时间，把溶液摇匀。
蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖水解反应速率常数的测定引言：蔗糖是一种常见的碳水化合物，由葡萄糖和果糖分子组成。
在一定条件下，蔗糖可以被水分解成葡萄糖和果糖，这个过程被称为蔗糖水解反应。
研究蔗糖水解反应的速率常数对于理解反应机理以及工业应用具有重要意义。
本文将介绍蔗糖水解反应速率常数的测定方法及其应用。
一、测定方法1. 酶催化法测定蔗糖酶是一种特定的酶，能够促进蔗糖水解反应的进行。
因此，酶催化法是一种常用的测定蔗糖水解反应速率常数的方法之一。
实验步骤如下：(1) 准备一定浓度的蔗糖溶液。
(2) 在一组实验中，分别加入不同浓度的酶溶液，并在一定的时间间隔内测量蔗糖浓度的变化。
(3) 根据蔗糖浓度的变化曲线，绘制反应速率随酶浓度变化的图表。
(4) 通过线性拟合，得到反应速率常数。
2. pH法测定pH值是影响酶催化反应速率的重要因素之一。
通过在不同pH条件下测量蔗糖水解反应的速率常数，可以了解pH对反应速率的影响。
实验步骤如下：(1) 准备一定浓度的蔗糖溶液。
(2) 在一组实验中，分别调节不同pH值的缓冲溶液，并在一定的时间间隔内测量蔗糖浓度的变化。
(3) 根据蔗糖浓度的变化曲线，绘制反应速率随pH值变化的图表。
(4) 通过线性拟合，得到反应速率常数。
二、应用蔗糖水解反应速率常数的测定在许多领域中具有广泛的应用。
以下是一些典型的应用：1. 食品工业蔗糖是食品中一种常用的甜味剂，通过测定蔗糖水解反应的速率常数，可以优化食品加工过程，提高产品质量和口感。
2. 生物学研究蔗糖水解反应是生物体内能量代谢的重要过程之一。
通过测定蔗糖水解反应速率常数，可以研究代谢途径以及相关酶的催化效率，进一步了解生物体的生理活动。
3. 化学工业蔗糖水解反应也在化学工业中有重要应用。
通过测定蔗糖水解反应速率常数，可以优化催化剂的选择和反应条件的控制，提高生产效率和降低成本。
结论：蔗糖水解反应速率常数的测定是研究反应机理和优化工业应用的重要手段之一。
酶催化法和pH法是常用的测定方法。
蔗糖水解反应速率常数的测定
关于蔗糖水解反应速率常数的测定的预习报告一·实验名称：蔗糖水解反应速率常数的测定二·目的要求：1、测定一定温度下蔗糖水解反应的速率常数和半衰期。
2、掌握自动旋光仪的使用方法。
三·基本原理：实验原理实验原理实验原理实验原理蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖，反应式如下：C12H22O11+H2O →C6H12O6 + C6H12O6(1) （蔗糖，右旋）（葡萄糖，右旋）（果糖，左旋）为使水解反应加速，常以H+为催化剂，故在酸性介质中进行。
此反应的速度与蔗糖浓度、水浓度和催化剂H+浓度。
因此反应中水大量存在，且在终点时仍有水，故此反应可视为一级反应，动力学方程为：－dc/dt = kc 积分后得：lnc0/ct = kt 或或或或ln ct = －kt + ln ckt + ln c0 (2) 式中，c0 为反应开始的浓度，c为时间t的蔗糖浓度，k为水解反应时的速度常数。
从（2）式可看出在不同的时间测定反应物的农地，并以ln ct对t作图得一直线，由直线斜率即可求出反应速率常数k。
由于蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，偏振面的转移角度称为旋光度，以α表示。
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、光源波长及反应时的温度等因素有关。
当其他条件固定时，旋光度α与反应物浓度c呈线性关系：α= βc （3）式中β与物质的旋光能力、溶液厚度、溶剂性质、光源波长、反应温度等有关系的常数。
物质的旋光能力用比旋光度【α】来表示。
蔗糖是右旋性物质，葡萄糖也是右旋性物质，果糖是左旋性物质，它们的比旋光度为：【α蔗】D20℃= 66.65°，【α葡】D20℃= 52.5°，【α果】D20℃= －91.9°(4)正值右旋，负值左旋，D：钠光灯源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。
若以α0 ，αt，α∞分别为反应时间0，t，∞时溶液的旋光度，则可到处：c0 ∝（α0 －α∞），ct ∝(αt －α∞) (5) 上式中ln（αt －α∞）对t作图，所得直线的斜率即可求得反应速度常数k。
蔗糖水解反应速率常数的测定
实验目的
1．用旋光法测定蔗糖水解反应的速率常数，掌握测定反 应速率常数的基本方法，了解古根亥姆动力学数据处 理方法的原理； 2．了解和掌握旋光仪的原理和使用方法。
实验原理
在酸性介质中蔗糖水解反应为： 在酸性介质中蔗糖水解反应为： H+ C12 H 22 O11 + H 2 O → C 6 H 12 O6 + C 6 H 12 O6
ct ln ct = k1t + ln c0 积分得 ln c = k1t 或 0 蔗糖及其水解产物有旋光性，尽管其旋光能力各不相同，
但稀溶液中旋光度与浓度成正比关系，又因体系的旋光度 有加和性，据此可用旋光仪测定体系旋光度随时间得变化 来跟踪浓度的变化，测定速率常数。 据此导出反应物和生成物的浓度与旋光度的关系，代 入积分式可得：
蔗糖（右旋） 葡萄糖（右旋） 果糖（左旋）
在浓度不大的情况下，蔗糖水解所消耗的水量是很小的， 在浓度不大的情况下，蔗糖水解所消耗的水量是很小的， 可认为
c H 2O
Байду номын сангаас
基本保持不变，速率方程简化为： 基本保持不变，速率方程简化为：
d r = cC12 H 22 O11 = K1cC12 H 22O11 dt
旋光管使用示意
思考题
1. 实验中，我们用蒸馏水来校正旋光仪的零点，蔗糖转 化反应过程所测的旋光度是否需要零点校正？为什么？ 2. 混合蔗糖和盐酸溶液时，我们将盐酸加到蔗糖溶液里 去，可否把蔗糖溶液加到盐酸中去？为什么？ 3. 旋光管的凸出部分有何用途？
ln(α t α ∞ ) = K 1t + ln(α 0 α ∞ )
为避免测 α
∞
可用古根亥姆法得到
蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖水解反应速率常数的测定实验目的（1）明了旋光度法测定化学反应速率的原理；（2）测定蔗糖水解反应速率常数；（3）掌握旋光仪的使用方法；（4）掌握用图解法求反应速率常数。
实验原理蔗糖溶液在H+离子存在时，按下式进行水解：C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖时间t=0 c00 0t=t c0-c x c x c xt=∞0 c0c0其中，c0为反应物初始浓度，c x为反应进行至t时间的产物浓度，c0-c x为反应进行t时间后反应物的浓度。
此反应中H+离子为催化剂。
当H+离子浓度一定时，此反应在某时间t的反应速率与蔗糖及水浓度一次方的乘积成正比，故为二级反应。
由于在反应过程中水是大大过量，故认为水的浓度在反应过程中不变，这样蔗糖水解反应就可以作为一级反应处理，起速率方程的积分式为：（1）式中，c0为反应开始时蔗糖的浓度；c0-c x为反应至时间t时蔗糖的浓度；k为速率常数。
若测得在反应过程中不同时刻对应的蔗糖浓度，代入上式就可以求出此反应的速率常数k。
而测定各时间所对应的反应物浓度的方法有化学方法与物理方法两种。
化学方法是在反应过程中反应进行若干时间，取出一部分反应混合物，并让其迅速停止反应，记录时间，然后分析与此时间相对应的反应物浓度。
但是要时反应迅速停止在实验上是很困难的，因而所分析的浓度总与取样的时间存在偏差，所以此方法是不够准确的；而物理方法则是利用反应系统中某一物理性质（如电导率、折射率、旋光度、吸收光谱、体积、气压等）与反应物的浓度有直接关系时，通过测量该物理性质的变化就可相应知道反应物浓度的改变。
不过对物理性质有以下要求：（1）物理性质和反应物的浓度要有简单的线性关系，最好是正比关系；（2）在反应过程中反应系统的物理性质要有明显的变化；（3）不能有干扰因素。
这个方法的优点是不需要从反应物系中取出样品，可直接测定，而且可连续地进行分析，方便迅速，还可将物理性质变成电信号进行自动记录等。
物化实验蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖水解反应速率常数的测定一． 实验目的1. 了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法。
2. 熟悉反应物和产物的浓度与其旋光度之间的关系。
3. 用自动旋光仪测定蔗糖在酸催化下水解的反映速率常数和半衰期。
二． 实验原理1. 蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖，反应式为:C 12H 22O 11(蔗糖)+H 2O →C 6H 12O 6(葡萄糖)+C 6H 12O 6(果糖)此反应的反应速率与蔗糖，水及催化剂H +离子的浓度有关。
由于H +离子及水的浓度可近似认为不变，因此，蔗糖水解反应可看作为一级反应（假一级反应）。
2. 此反应速率可由下式表示：-dc/dt=kc积分后可得lnc t =lnc 0-ktc t 为时间t 时反应物的浓度， c 0为反应开始时反应物的浓度，k 为反应速率常数。
3. 反应速率还可以用半衰期t 1/2表示，即反应物浓度为反应开始浓度的一半时所需要的时间。
4. 由2式子可得 -d （c 0-x ）/dt=k （c 0-x ）积分后可得ln(00C C X -)=KX t=0.693k ln 00C C X -当反应进行一半时：t1/2=1k ln000cc1/2c=1kln0c1/2c=ln2k=0.693k5.蔗糖是右旋性物质，比旋光度为66.6°，生成物葡萄糖也是右旋性物质，比旋光度为52.5°，果糖是左旋性物质，比旋光度为-91.9°。
由于果糖的左旋光性比葡萄糖的右旋光性大，所以生成物呈左旋光性。
故随着反应的不断进行，反应体系的旋光性将由右旋变为左旋，直到蔗糖完全水解，这时的左旋角度达到最大值。
三．仪器与试剂WZZ-2B自动旋光仪带塞锥形瓶（150ml）烧杯（100ml）秒表电子台秤移液管（25ml）玻璃棒洗耳球铁夹子HCL（4mol/L）蔗糖（分析纯）四．实验步骤1.插上电源，打开仪器电源开关。
这时钠光灯在交流工作状态下起辉，预热5min，至钠光灯从紫色变到黄色，钠光灯才发光稳定。
蔗糖水解反应速率常数的测定
一、 实验目的1. 了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系；2. 测定蔗糖水解反应的速率常数和半衰期；3. 了解旋光仪器仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。
二、 实验原理一级反应的速率方程可由下式表示：-kc dtdc= 积分可得： lnc=－kt + lnc 0式中c 0为反应物的初始浓度，c 为t 时刻反应物的浓度，k 为反应速率常数。
一级反应的半衰期为： t 1/2=kk In 693.02= 从上式可以看出，一级反应的半衰期与起始浓度无关。
这是一级反应的一个特点。
若用lnc 对t 作图应为一直线。
这是一级反应的另一个特点，由直线的斜率可求速率常数k 。
然 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为：C 12H 22O 11(蔗糖) + H 2O −→−+H C 6H 12O 6(葡萄糖) + C 6H 12O 6 (果糖)为使水解反应加速，常以酸为催化剂，故反应在酸性介质中进行。
此反应的反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H +的浓度有关。
但反应过程中，由于水是大量的，可认为水的浓度基本是恒定的，且H +是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只与蔗糖的浓度有关，所以蔗糖水解反应可看作是一级反应。
蔗糖及水解产物均为旋光性物质，但他们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来度量反应进程，测量旋光度所用的仪器称为旋光仪。
溶液旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、溶剂的性质、液层厚度、光源的波长及温度等均有关系。
在蔗糖水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质，比旋光度为[α]20D =66.6°，生成物中葡萄糖也是右旋性物质，比旋光度为[α]20D =52.5°，而果糖则是左旋性物质，[α]20D =-91.9°。
随着反应的进行，右旋角不断减小。
当反应进行到某一时刻，体系的旋光度经过零点，然后左旋角不断增加。
当蔗糖完全转化时，左旋角达到最大值α∞。
蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖⽔解反应速率常数的测定蔗糖⽔解反应速率常数的测定⼀、实验⽬的1、根据物质的光学性质研究蔗糖⽔解反应，测定其反应速率常数。
2、了解旋光仪器仪的基本原理,掌握其使⽤⽅法。
⼆、实验原理蔗糖在⽔中转化成葡萄糖与果糖，其反应为：612661262112212O H C O H C O H O H C +→+它属于⼆级反应，在纯⽔中此反应的速率极慢，通常需要在H+离⼦催化作⽤下进⾏。
由于反应时⽔⼤量存在，尽管有部分⽔分⼦参与反应，仍可近似地认为整个反应过程中⽔的浓度是恒定的，⽽且H+是催化剂,其浓度也保持不变。
因此在⼀定浓度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，蔗糖转化反应可看作为⼀级反应。
⼀级反应的速率⽅程可由下式表⽰：式中：c 为蔗糖溶液浓度，k 为蔗糖在该条件下的⽔解反应速率常数。
令蔗糖开始⽔解反应时浓度为c0，⽔解到某时刻时的蔗糖浓度为ct ，对上式进⾏积分得：该反应的半衰期与k 的关系为：蔗糖及其转化产物，都具有旋光性，⽽且它们的旋光能⼒不同，故可以利⽤体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应进程。
测量物质旋光度所⽤的仪器称为旋光仪。
溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能⼒，溶剂性质，溶液浓度，样品管长度及温度等均有关系。
当温度、波长、溶剂⼀定时，旋光度的数值为：[]t D C L αα??=或 KC =αL 为液层厚度，即盛装溶液的旋光管的长度；C 为旋光物质的体积摩尔浓度；[]tD α为⽐旋光度；t 为温度；D 为所⽤光源的波长。
⽐例常数'K 与物质旋光能⼒，溶剂性质，样品管长度，光源的波长，溶液温度等有关。
可见，旋光度与物质的浓度有关，且溶液的旋光度为各组分旋光度之和。
作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其⽐旋光度[]02065.66=D 蔗α；⽣成物中葡萄糖也是右旋性物质，其⽐旋光度[]0205.52=D 葡α；但果糖是左旋性物质，其⽐旋光度[]0209.91-=D 果α。
由于⽣成物中果糖的左旋性⽐葡萄糖右旋性⼤，所以⽣成物呈左旋性质。
实验十三蔗糖水解反应速率常数的测定
六、思考题
• 1．[H+]对反应速率常数有无影响？ • 2．将混合次序颠倒，即将蔗糖溶液倒向酸中是否 可以？为什么？ • 3．若旋光仪有零位误差，在本实验中有无必要对 每次测得的旋光角读数加以校正？ • 4．能否使用混浊蔗糖溶液？ • 5．为什么装有反应液的旋光管中要保证无气泡？ • 6．把所测得的旋光角再旋转90°时，视野里能 看到什么现象？
三、实验仪器及试剂
旋光仪1套；停表1块； 锥形瓶（100 ml）2个； 移液管（25 ml）2支； 20％蔗糖水溶液； 3 mol·dm–3HCl溶液。
四、实验步骤
1．用蒸馏水校正仪器的零点。 2．反应过程旋光度的测定 3．α∞的测量
五、实验记录及数据处理
1．以ln（αt–α∞）为纵坐标，t为横坐标作图， 由直线的斜率求速率常数k值。 2．用外推法求得ln（αt–α∞）后，代入（13—5） 式计算反应速率常数k值，并与作图法求出之k值 比较。
而c 0=α∞/K生 ∴αt=（K反–K生）c+ K生·α∞/K生 ∴c =（αt–α∞）/（K反–K生） 令1/（K反–K生）= K′ （13—3） ∴ c = K′（αt–α∞） 同理可解出： c0=（α0–α∞）/（K反–K生）= K′（α0–α∞) （13—4） 将（13—3）和（13—4）代入（13—1）得： （13—5） ln（αt–α∞）= –kt+ ln（α0–α∞） 由（13—5）式可以看出，若以ln（αt–α∞）对t作 图，图形为一线，其斜率等于–k，由此可求出反 应速率常数k。
物质的旋光能力用比旋光度来度量，比旋光 度可用下式来表示
lc lm ρ α——观测的旋光角； 式中： l——样品管长度（光路长度）[dm]； c——溶质浓度[g溶质/ml溶液]； m——溶质浓度[g溶质/g溶液] ρ——溶液密度[g/cm3]。
实验八蔗糖水解反应速率常数的测定
实验八蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验原理蔗糖是一种二糖，在水中可以被水解成两分子单糖葡萄糖和果糖。
其反应过程可以用以下化学式表示：C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6该反应是一个一级反应，反应速率可以用速率常数k表示。
当反应体系中蔗糖的浓度C时，反应速率R的表达式为：R = kC其中，k为反应速率常数。
由于实际反应速率不容易直接观测，因此需要采用紫外分光光度法来测定反应中葡萄糖的生成量，从而求出反应速率常数k。
二、实验仪器和试剂仪器：紫外分光光度计、恒温水浴器。
试剂：蔗糖、三氯乙酸、磷酸钠十二水合物、苏打水、去离子水。
三、实验步骤及注意事项1、制备蔗糖水解酶液：取适量的三氯乙酸和磷酸钠十二水合物溶解于100 mL的去离子水中，调节pH至5.5，在水浴中加热至60℃，加入少许试制的蔗糖水解酶，反应1小时后，冷却并过滤，过滤液即为蔗糖水解酶液。
将酶液保存在4℃低温处。
2、将5 mL蔗糖水解酶液和5 mL 0.1 mol/L 蔗糖溶液放入恒温水浴中，控温至50℃，同时记录时间t1。
3、分别在反应开始后的30s、60s、90s、120s、150s、180s、210s、240s、270s、300s，各取出一定量的反应液，将反应液立即加入10 mL苏打水中停止反应，用去离子水稀释后用紫外分光光度计测定各取样液的吸光度A。
4、计算每个时间点的吸光度消光率DC，即DC = 2.303 × log（A0/A）其中A0为反应开始后一段时间反应液的吸光度，A为加入苏打水后反应液的吸光度。
5、将吸光度消光率与反应时间t1绘制成图像，利用图像求出相邻时间点之间的平均反应速率V和对数坐标上V和t1的图像斜率k。
6、将平均反应速率V和反应体系中蔗糖溶液浓度C代入R = kC，求出反应速率常数k。
四、实验结果及分析1、记录实验数据，将吸光度消光率与反应时间t1绘制成图像，如下图所示：3、计算出每一个时间点的葡萄糖浓度C与以第一个时间点为基准C1得到的实验数据如下表所示：4、根据反应速率与物质浓度之间的关系式R = kC，得到葡萄糖产率与反应时间的关系如下表所示：5、根据图像得到反应速率随时间变化的曲线，如下图所示：6、根据实验结果得到反应速率常数k为1.52×10-3 min-1，说明反应速率随着时间的推移而逐渐减小。
蔗糖水解反应速度常数的测定
蔗糖水解反应速度常数的测定一、实验目的1、了解旋光仪的基本原理、掌握其正确的操作技术。
2、根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速率常数和半衰期。
二、基本原理1. 蔗糖的转化可看作一级反应蔗糖在H + 催化作用下水解为葡萄糖和果糖，反应方程式为：C 12H 22O 11 + H 2O −−→−+H C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6蔗糖 葡萄糖 果糖此反应的反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H +的浓度有关。
但在反应过程中，由于水是大量的，可以认为水的浓度基本不变，且H + 是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只与蔗糖的浓度有关，而反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应，所以蔗糖的转化反应视为一级反应。
(1) 反应速率公式和半衰期 r kc = (1)k —反应速率常数，为单位浓度时的反应速率, r —反应速率。
r 也可以写为r dc kc dt-== (2) t 反应时间，c 为时间 t 时蔗糖的浓度。
不定积分：ln c kt C =-+ (3)C 积分常数，当0=t 时，0ln C c =0c 蔗糖的起始浓度，代入上式可得定积分式cc t k 0ln 1= (4) 当反应进行一半所用的时间称为半衰期，用t 1/2表示，则2/1002/lnkt c c = (5) 解得 k k t 6932.02ln 2/1==(6)（2）一级反应有三个特点：① k 的数值与浓度无关，量纲：时间-1，常用单位1-s ，1min -等。
② 半衰期与反应物起始浓度无关。
③ 以c ln 对 t 作图应得一直线，斜率为k -，截距为C 。
由此可用作图法求得直线斜率，计算反应速度常数-=k 斜率。
2. 反应物质的旋光性蔗糖及其水解产物葡萄糖，果糖都含有不对称碳原子，它们都具有旋光性，即都能使透过他们的偏振光的振动面旋转一定的角度，此角度称为旋光度，以α表示。
蔗糖，葡萄糖能使偏振光的振动面按顺时针方向旋转，为右旋物质，旋光度为正值。
实验十二 蔗糖水解反应速率常数的测定
的羟基相结合而生成的。 蔗糖经酸性水解后，产生一分子 D-葡萄糖和一分子 D-果糖：
C12H22O11 H2O H C6H12O6 C6H12O6
最大值α∞。
设体系最初Байду номын сангаас旋光度为：
0 反C0 （2）
（t=0，蔗糖尚未转化）
体系最终的旋光度为：
生C0 （3）
（t=∞，蔗糖已完全转化）
当时间为 t 时，蔗糖浓度为 C，此时旋光度为αt，即：
t 反C 生 (C0 C) （4）
将(2)、(3)和(4)式代入(1)式即得：
ln(t ) Kt ln(0 ) 显然，以 ln(αt-α∞)对 t 作图可得一
9.355
35.86
0.4137
4.043
17.00
60.62
0.9000
11.16
46.76
148.8
1.214
17.455
75.97
注：蔗糖溶液的浓度均为 10%
活化能 Ea=108kJ/mol
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.样品管洗涤及装液时要保管好玻璃片和橡皮垫圈，防止摔碎或丢失；
蔗糖 果糖
葡萄糖
该反应是一个三级反应，在纯水中此反应的速率极慢，通常需要在 H+离 子催化作用下进行。由于反应时水是大量存在的，尽管有部分参与了反应， 仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的；而且 H+是催化剂，其浓 度也保持不变。因此蔗糖反应可看作为假一级反应。 一级反应的速率方程为：
蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖水解反应速率常数的测定一．实验目的1．根据物质的旋光性质研究蔗糖水解反应，测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期2．了解该反应的反应物浓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．实验原理蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应方程式为：为使水解反应加速，反应常常以H+为催化剂，故在酸性介质中进行。
此反应的反度、水的浓度以及催化剂H+的浓度有关。
在催化剂H+浓度固定的条件下，这个反应是，此反应中水大量存在，反应达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓没有改变，故此反应可视为一级反应，动力学方程式为：，积分后得 或 （2）式中c0为反应开始时蔗糖的浓度；c为时间t时的蔗糖浓度，k为水解反应的速率常数从式（2）可以看出，在不同的时间测定反应物的浓度，并以对t作图，可得一直出反应速率常数k。
然而，由于反应是不断进行，要快速分析出某一时刻反应物的浓度比较困难。
但生成物都具有旋光性，而且它们的旋光能力不同这一特点，可利用体系在反应过程反应的进程。
蔗糖及其水解产物均为旋光物质，在反应进行过程中，如以一束偏振光通过溶液，到偏振面的转移，如图（1）所示。
由于蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，所以右边旋向左边。
偏振面的转移角度称为旋光度，以α表示。
溶液的旋光度与溶液中质的种类、浓度、液层厚度、光源波长及反应时的温度等因素有关。
当其它条件均光度α与反应物浓度c呈线性关系，即：α=βc式中β是与物质的旋光能力、溶液厚度、溶剂性质、光源的波长、反应时的温度等旋光能力用比旋光度[α]来表示。
蔗糖是右旋性物质，葡萄糖也是右旋性质，果糖比旋光度为：[a蔗糖]=+66.65° ，[a蔗糖]=+52.5° ，[a果糖]=-91.9°正值表示右旋，负值表示左旋。
可见当水解反应进行时，右旋角不断减小，当反应终了时体系将经过零变成左旋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(加和性应时间0、t、∞时溶液的旋光度，则可导出：c0∝(α0－α∞) ，c t∝(αt－将式(4)代入式(2)可得：=k1t或In(αt－α∞)=－kt + ln(α上式中In(αt－α∞)对t作图，从所得直线的斜率即可求得反应速度常数一级反应的半衰期则用下式求取：t1/2=三．仪器和试剂旋光计(带旋光管)，超级恒温水浴，普通水浴锅，锥形瓶(100mL) ，移液管HCl溶液；蔗糖(A.R.)。
蔗糖水解反应速率常数的测定
蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的（1） 根据物质的旋光性质研究蔗糖水解反应，测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期；（2） 了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系； （3） 了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的使用方法。
二、实验原理蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖，反应式如下：C 12H 22O 11+H 2O →C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 蔗糖 葡萄糖 果糖蔗糖水解速率极慢，在酸性介质中反应速率大大加快，故H +为催化剂。
由于反应时H 2O 是大量存在的，尽管有部分水参加反应 ，仍近似认为整个反应过程中水的浓度是恒定的，故蔗糖水解反应可近似为一级反应。
一级反应的速率方程可由下表示：kc dtdc=- （1）积分式为： 0c kt c ln ln +-= （2）当c=0.5c 0时，可用t 1/2表示，即为反应的半衰期：kt 221ln /= （3）从（2）式可看出在不同的时间测定反应物的相应浓度，并以ln c t 对t 作图得一直线，由直线斜率即可求出反应速率常数k 。
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、光源波长及反应时的温度等因素有关。
当其他条件固定时，旋光度α与反应物浓度c 呈线性关系： α = A c （4）式中A 与物质的旋光能力、溶液厚度、溶剂性质、光源波长、反应温度等有关系的常数。
蔗糖水解反应中，反应物与生成物都具有旋光性，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（有加和性）。
当反应进行到某一时刻，体系的旋光度进过零点，然后左旋角不断增加。
当蔗糖完全转化时，左旋角达到最大值α∞。
若以α0 ，αt ，α∞分别为反应时间0，t ，∞时溶液的旋光度，则有：)ln()ln(0t ∞∞-+-=-ααααkt （5）显然,以)ln(∞-a a t 对t 作图可得一直线,从直线斜率即可求得反应速率常数k 。
如果测出两个不同温度时的k 值，利用Arrhenius 公式求出反应在该温度范围内的平均活化能。
实验十二蔗糖水解反应速率常数的测定
实验十二 蔗糖水解反应速率常数的测定一 实验目的1. 测定蔗糖水解反应速率常数和半衰期2. 了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的使用方法二 实验原理反应速率与反应物浓度一次方成正比的反应称一级反应，其速率方程为： dtdc − =kc （12-1） 式中c 是反应物t 时刻的浓度。
k 是反应速率常数。
积分上式得： ln cc o =kt （12-2） 式中o c 为t =0时刻的反应物浓度。
一级反应具有以下两个特点：⑴ 以ln c 对t 作图，可得一直线，其斜率m =k −。
⑵ 反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，以t 1/2c 表示。
将=1/2o c 代入（12-2）式，得一级反应的半衰期为t 1/2k2ln = （12-3） （12-3）式说明一级反应的半衰期t 1/2k 只决定于反应速率常数，而与反应物起始浓度无关。
蔗糖在酸性溶液中的水解反应为：C 12H 22O 11（蔗糖）+H 2 → +H O C 6H 12O 6（葡萄糖）+ C 6H 12O 6实验表明，该反应的反应速率与蔗糖、水和氢离子三者的浓度均有关。
在氢离子浓度不变的条件下，反应速率只与蔗糖浓度和水的浓度有关，但由于水是大量的，在反应过程中的水浓度可视为不变。
在这种情况下，反应速率只与蔗糖浓度的一次方成正比，其动力学方程式符合（12-1）式，所以此反应视为一级反应。
（果糖） 蔗糖及其水解产物是旋光性物质。
本实验就是利用反应体系在水解过程中是旋光性质的变化来跟踪反应进程。
所谓物质的旋光性是指它们可以使一束偏振光的偏振面旋转一定角度，所旋转的角度称旋光度。
对含有旋光性物质的溶液，其旋光度的大小与旋光性物质的本性、溶剂、入射光波长、溶液的浓度和厚度以及温度等因素有关。
为了比较不同物质的旋光能力，引入了比旋光度[]tD α这一概念，其定义式为：[]t D α=lc α（12-4）式中t 为实验温度（℃），D 为光源的波长（常用钠黄光，λ=589nm ），α为旋光度，l 为溶液的厚度（dm ），c 为浓度（每ml 中所含的物质的质量（克））。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
姓名: 肖池池序号: 31 周次: 第八周指导老师: 张老师
蔗糖水解反应速率常数的测定
一、实验目
1. 了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。
2. 测定蔗糖水解反应的速率常数k、半衰期t1/2和活化能E a。
3. 了解旋光仪的简单结构原理和测定旋光物质旋光度的原理，正确掌握旋光仪的使用方法。
二、基本原理
蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应为:
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6
(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)
它是一个二级反应,在纯水中此反应的速率极慢,通常需要在H+离子催化作用下进行。
由于反应时水是大量存在的,尽管有部分水分子参加了反应,仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的,而且H+作为催化剂,其浓度也保持不变.因此蔗糖水解反应可近似为一级反应。
一级反应的速率方程可由下式表示:
c为时间t时的反应物浓度,k为反应速率常数。
积分可得:
c0为反应开始时反应物浓度。
从上式不难看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，并以ln c对t作图,可得一直线,由直线斜率即可得反应速率常数k o然而反应是在不断进行的,要快速分析出反应物的浓度是困难的.但蔗糖及其转化物,都具有旋光性,而且它们的旋光能力不同,故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应的进程。
旋光度错误！未找到引用源。
与反应物浓度c呈线性关系,即:
错误！未找到引用源。
式中比例常数A与物质旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度、温度等有关。
物质的旋光能力用比旋光度来度量,比旋光度用下式表示:
式错误！未找到引用源。
中右上角的“20”表示实验时温度为20℃,D是指用钠灯光源D线的波长(即589nm),错误！未找到引用源。
为测得的旋光度,L为样品管长度(dm),C为试样浓度(g/mL)。
设体系最初的旋光度为: 错误！未找到引用源。
(t=0,蔗糖尚未转化)
体系最终的旋光度为: 错误！未找到引用源。
(t=∞,蔗糖已完全转化)
当时间为t时,蔗糖浓度为c,此时旋光度为错误！未找到引用源。
,即：
错误！未找到引用源。
由以上几式得错误！未找到引用源。
以错误！未找到引用源。
对t作图可得一直线,从直线斜率即可求得反应速率常数k。
如果测出两个不同温度时的k值，利用Arrhenius公式求出反应在该温度范围内的平均活化能。
三、仪器与试剂
1. 仪器：WZZ-2B型自动旋光仪1台；旋光管（20cm）1支；超级恒温水浴1套；叉形反应管2支；移液管(25mL)2支；容量瓶（50mL)1个；秒表1块
2. 试剂：蔗糖(分析纯)；HCl溶液(分析纯) (2.0 mol/L)
四、实验步骤
1. 调恒温水浴至所需的反应温度25o C。
2. 开启旋光仪,打开光源开关,钠灯亮,经15分钟预热后使之发光稳定。
3. 打开光源开关，若光源开关扳上后，钠光灯熄灭,则将光源开关重复拔动1～2次,使钠灯在直流下点亮为正常。
4. 按测量开关,仪器进入待测状态。
将装有蒸馏水或空白溶液的旋光管放入样品室,盖好箱盖,待显示读数稳定后,按清零钮完成校零。
旋光管中若有气泡,应使气泡浮于凸颈处;通光面两端若有雾状水滴,可用滤纸轻轻揩干。
旋光管端盖不宜旋得过紧,以免产生应力,影响读数。
旋光管安放时应注意标记的位置和方向,以保证每次测量时一致。
5. 错误！未找到引用源。
的测定
用移液管分别移取20%的蔗糖溶液25mL和 25mL 2mol/LHCI溶液放入叉形管直管和侧管，将叉形管置于恒温槽中恒温。
待溶液恒温后（不能少于10分钟），将已恒温的盐酸溶液，倒入蔗糖溶液中，立刻开始计时，作为反应的起点。
将溶液摇匀后，迅速用少量混合液清洗旋光管二次，然后将此混合液注满旋光管，盖好盖子（检查是否漏液和形成气泡），擦净旋光管两端玻璃片，立即置于旋光仪中，测定不同时间的旋光度。
第一个数据要求在反应开始后2-3分钟内测定。
开始20分钟内，每两分钟读数一次，以后每五分钟读一次。
直至旋光度为负值为止。
6．错误！未找到引用源。
的测定
为了得到反应终了时的旋光度错误！未找到引用源。
，将步骤5叉形管中的剩余混合液转入50 mL容量瓶，置于50～60℃的水浴锅中恒温60分钟，使水解完全。
然后冷却至实验温度，再按上述操作，将此混合液装入旋光管，测其旋光度，此值即可认为是错误！未找到引用源。
7. 调恒温水浴温度至35℃,重复上列步骤5～6,测量另一温度下的反应数据。
8. 实验结束后应立即将旋光管洗净擦干。
依次关闭测量、光源、电源开关。
五、数据记录与处理
1.实验温度：___25__℃；HCI 浓度：___
2.0__ mol/L ；错误！未找到引用源。
__-
3.544__
反应时间αtαt-α∞lg(αt-α∞)
5 12.43
6 15.980 2.771 10 10.988 14.532 2.676 15 9.472 13.016 2.566 20 8.096 11.640 2.454 25 6.882 10.426 2.344 30 5.782 9.326 2.233 35 4.786 8.330 2.120 40 3.856 7.400 2.001 45 3.030 6.574 1.883 50 2.230 5.774 1.753 55 1.574 5.118 1.633 60
1.030 4.574 1.520
1.5
1.8
2.1
2.4
2.7
3.0
l g (αt -αo o )
t/min
由图可得到错误！未找到引用源。
半衰期错误！未找到引用源。
2.实验温度：___35__℃； HCI 浓度：___2.0__ mol/L ； 错误！未找到引用源。
__-3.75__
反应时间
t /min α αt -α∞ ln(αt -α∞) 1.67 13.016 16.77 2.820 4.67 11.52 15.274 2.726 7.50 10.064 13.818 2.626 10.50 8.47 12.224 2.503 13.50 7.208 10.962 2.394 16.50 5.982 9.736 2.276 19.50 4.876 8.63 2.155 24.50 3.264 7.018 1.948 29.50
1.846
5.6
1.723
34.50 0.798 4.552 1.516 39.75
-0.096 3.658 1.297
l g (αt -αo o )
t /min
由图可得到错误！未找到引用源。
半衰期错误！未找到引用源。
3.计算活化能 由公式
得
六、 注意事项
1. 蔗糖在配制溶液前，先要经380K 烘干。
2.旋光仪中的钠光灯不宜长时间开启，测量间隔较长时，应熄灭，以免损坏。
3. 实验结束时，应将旋光管洗净干燥，防止酸对其腐蚀。
4. 温度对反应速度影响较大，所以整个过程应保持恒温。
用水浴加热反应液测错误！未找到引用源。
时，温度不宜过高，以免产生副反应，溶液变黄，加热过程应同时避免溶液蒸发使糖的浓度改变，从而影响错误！未找到引用源。
的测定。
5. 由于反应初始阶段速率较快，旋光度变化大，一定要注意时间的准确性。
6. 根据反应温度，可适当增加HCI 的浓度，以缩短反应时间。
七、思考题
1. 蔗糖的转化速率常数k和哪些因素有关？
速度常数k与溶液酸的浓度有关，所以酸的浓度必须精确，以保证反应体系中H+浓度与实验要求的相一致；温度对速度常数k与温度也有关，在测定时，每测完一次，将旋光管置于恒温槽水浴中恒温，待下次测量时拿出。
2. 在测量蔗糖转化速率常数时，选用长的旋光管好？还是短的旋光管好？
答:选用长的旋光管好，因为旋光管越长旋光度越大，相对而言误差就越小。
3. 实验中,我们用蒸馏水来校正旋光仪的零点,试问在蔗糖转化反应过程中所测的旋光度错误！未找到引用源。
是否必须要进行零点校正？
答：可以不校正，因为本实验在数据处理中用的是两个旋光度的差值。
4. 配置蔗糖溶液时称量不够准确,对测量结果是否有影响？
答：蔗糖的浓度不影响错误！未找到引用源。
的斜率，因而蔗糖浓度不准对k的测量无影响。