物理化学实验-旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
（六）旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数一、目的要求1、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、仪器与试剂WZZ-2B自动旋光仪，样品管，秒表，包温槽，量筒，锥形瓶，蔗糖水溶液，盐酸水溶液三、实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为|_|+C12H22O11（蔗糖）+ H2O -------------- C6H12O6 （葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）为使水解反应加速，反应常常以H+为催化剂。
由丁在较稀的蔗糖溶液中，水是大量的，反应达终点时，虽然有部分水分子参加了反应，但与溶质（蔗糖）浓度相比可以认为它的浓度没有改变。
因此，在一定的酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，所以该反应可视为一级反应（动力学中称之为准一级反应）。
该反应的速度方程为：—dC/dt = kC其中C为蔗糖溶液的浓度，k为蔗糖在该条件下的水解反应速度常数该反应的半衰期与k的关系为：t1/2 = ln2/k蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性的物质，即都能使透过它们的偏振光的振动面旋转一定的角度，称为旋光度，以就表示。
其中蔗糖、葡萄糖能使偏振光的振动面按顺时针方向旋转，为右旋光性物质，旋光度为正值。
而果糖能使偏振光的振动面按逆时针方向旋转，为左旋光性物质，旋光度为负值。
反应进程中，溶液的旋光度变化情况如下：当反应开始时，t=0 ,溶液只有蔗糖的右旋，旋光度为正值，随着反应的进行，蔗糖溶液减少，葡萄糖和果糖浓度增大，由丁果糖的左旋能力强丁葡萄糖的右旋。
整体来说，溶液的旋光度随着时间而减少。
当反应进行完全时，蔗糖溶液为零，溶液中只有葡萄糖和果糖，这时，溶液的旋光度为负值。
可见，反应过程中物质浓度的变化可以用旋光度来代替表示。
ln ( a t —) = — k t + ln ( a0—^8 )从上式可见，以ln (a t )对t作图，可得一直线，由直线斜率可求得速度常数k0四、实验步骤1、从烘箱中取出锥形瓶。
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
一、实验名称：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 二、实验目的1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. 三、实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为 C12H22O11（蔗糖）+ H2OC6H12O6 （葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）为使水解反应加速，反应常常以H+为催化剂。
由于在较稀的蔗糖溶液中，水是大量的，反应达终点时，虽然有部分水分子参加了反应，但与溶质（蔗糖）浓度相比可以认为它的浓度没有改变。
因此，在一定的酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，所以该反应可视为一级反应（动力学中称之为准一级反应）。
该反应的速度方程为：－dC/dt = kC其中Ｃ为蔗糖溶液的浓度，k 为蔗糖在该条件下的水解反应速度常数 该反应的半衰期与k 的关系为：t1/2 = ln2/k蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性的物质，蔗糖、葡萄糖为右旋光性物质，旋光度分别为+56.6和+61.6。
而果糖为左旋光性物质，旋光度为-91.9。
实验中，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：。
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 。
c βα=00c 反βα=）（生反c t -+=0c c ββα0c 生βα=∞)ln()ln(0∞∞-+-=-ααααkt t )ln(∞-ααt 以四、实验数据及处理：1. 蔗糖浓度：0.2 g/ml HCl 浓度：4mol/L2. 完成下表：α∞=-3.473表1 蔗糖转化反应旋光度的测定结果t /min t αt αα∞-()ln t αα∞- t/min t α t αα∞-()ln t αα∞-19 2.390 5.863 1.769 22 1.555 5.028 1.615 25 0.9214.3941.480 28 0.3463.8191.340 31 -0.145 3.328 1.202 34 -0.5302.943 1.0790 37 -0.895 2.578 0.947 40 -1.240 2.233 0.803 43 -1.519 1.954 0.670 46 -1.782 1.691 0.525 49 -2.004 1.469 0.385 52 -2.221 1.252 0.225 55 -2.406 1.067 0.065 58 -2.578 0.895 -0.111 61 -2.726 0.747 -0.292 64 -2.845 0.628 -0.465 67 -2.962 0.511 -0.671五、作()ln t αα∞-~ t 图，求出反应速率常数k 及半衰期t 1/21、用origin作图203040506070-1.0-0.50.00.51.01.52.0BLinear Fit of Sheet1 BBAEquation y = a + b*xWeight No WeightiResidualSum ofSquares0.03385Pearson's r-0.99812Adj. R-Squa0.99599Value Standard ErrB Intercept 2.74620.03562B Slope-0.04947.83894E-4如下求算过程：由上图知直线斜率为-0.0494，则反应速率常数k=0.0494/min ,则半衰期t1/2=ln2/0.0494=14.03(min)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：没有影响，该实验对速率常数的求法为：以ln(αt-α∞)对t作图，所得直线的斜率求出反应速率常数k，由此可知蔗糖溶液的初始浓度对反应速率常数没有影响，所以没有影响。
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验原理：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 →C 6H 12O 6（葡萄糖)+C 6H 12O 6(果糖）；它是一个二级反应，在纯水中此反应的速度极慢，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+是催化剂，其浓度也保持不变。
因此蔗糖转化反应可以看作是一级反应。
一级反应的速率方程可由表示为：k c dtdc=-，式中c 为时间t 时的反应物浓度，K 为反应速率常数。
积分可得:kt c c -=0ln ln ,c 0为反应开始时反应物的浓度。
由此式中不难看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，并以lnc 对t 作图，可得一直线，由直线斜率即可得反应速率常数K 。
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。
其中当c=21c 0时，时间t 可以用t1/2表示，即为反应半衰期：t 1/2=k k 693.02ln =。
测量物质反应的仪器称为旋光仪。
溶液的旋光度和溶液中所含物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度均有关系。
当其它条件固定时，旋光度α与反应物浓度c 呈线性关系，即α=βc,此式中比例常数β与物质旋光能力、溶剂性质、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，比旋光度可表示为：[α]20D=α·100/l ·c A式中[α]20D 右上角的“20”是指实验时温度为20℃。
D 是旋光仪用钠灯光源D 线的波长（即589nm ），α为测得的旋光度（°），l 为样品管长度（dm ），cA 为浓度（g/mL ）。
作为反应物的蔗糖是右旋物质，其比旋光度[α]20D=66.6°；生成物中葡萄糖也是右旋物质，其比旋光度[α]20D=52.5°；果糖则是左旋物质，其比旋光度[α]20D=-91.9°.由于生成物呈现左旋物质，因此随着反应的进行，体系的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，体系的旋光度可恰巧为零，而后就变成左旋，直至蔗糖完全转化，这时左旋角达到最大值α∞。
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数一、目的要求1.测定蔗糖转化反应的速率常数k 、半衰期21/t 和活化能Ea2.了解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,其反应为: C 12H 22O 11 + H 2O → C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 (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.因此蔗糖转化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: kcdt dc =- ......... (12.1)c 为时间t 时的反应物浓度,k 为反应速率常数。
积分可得:c kt c ln ln +-= .........(12.2)c 为反应开始时反应物浓度。
当050c c .=时,可用21/t 表示反应时间,既为反应的半衰期:kt 221ln /=.........(12.3)从(12.2)式不难看出,在不同时间测定反应物的相应浓度,并以lnc 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。
测量物质旋光度的仪器称为旋光仪。
溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。
当其它条件固定时,旋光度α与反应物浓度c 呈线性关系,即:ca β=.........(12.4)式中比例常数β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:A20D C L a a ⨯=][ ......(12.5)式中20D][a 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),a 为测得的旋光度(o),L 为样品管长度(dm),CA 为试样浓度(g/ml)。
2023年旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告
试验八旋光法测定蔗糖转化反应旳速率常数【目旳规定】1.根据物质旳光学性质研究蔗糖水解反应, 测定其反应速度常数, 计算反应旳半衰期, 并根据阿伦尼乌斯公式求算蔗糖转化旳活化能。
2.理解旋光仪旳基本原理、掌握使用措施。
3 理解一级反应速率公式及动力学特点, 熟悉准一级反应旳速率公式。
【基本原理】蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖旳反应为C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖为使水解反应加速, 反应常常以H3O+为催化剂, 故在酸性介质中进行, 本试验采用2M HCl。
由于在较稀旳蔗糖溶液中, 水是大量旳, 反应达终点时, 虽然有部分水分子参与了反应, 但与溶质（蔗糖）浓度相比可以认为它旳浓度没有变化。
因此, 在一定旳酸度下, 反应速度只与蔗糖旳浓度有关, 因此该反应可视为一级反应（动力学中称之为准一级反应）。
该反应旳速度方程为:－dC/dt = kC其中Ｃ为蔗糖溶液旳浓度, k为蔗糖在该条件下旳水解反应速度常数令蔗糖开始水解反应时旳浓度Ｃ０, 水解到某时刻时旳蔗糖浓度为Ｃt, 对上式进行积分得:lnC0/Ct = k t该反应旳半衰期与k旳关系为:t1/2 = ln2/k蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性旳物质, 即都能使透过它们旳偏振光旳振动面旋转一定旳角度, 称为旋光度, 以表达。
其中蔗糖、葡萄糖能使偏振光旳振动面按顺时针方向旋转, 为右旋光性物质, 旋光度为正值。
而果糖能使偏振光旳振动面按逆时针方向旋转, 为左旋光性物质, 旋光度为负值。
量度旋光度旳仪器为旋光仪, 当温度、波长及溶剂一定期, 旋光度旳数值为:＝ l Cm或= l Cl ——液层厚度, 即盛装溶液旳旋光管旳长度,Cm , Ｃ——旋光物质旳质量摩尔浓度, 体积摩尔浓度——比旋光度, t为温度, Ｄ为所用光源旳波长。
在其他条件不变旳状况下, 旋光度与反应物浓度Ｃ成正比。
即:＝Ｋ’ＣＫ’——是与物质旳旋光能力、溶液层厚度、溶剂性质、光源旳波长、溶液温度等有关旳常数。
实验七--旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数(新)
旋光法测定蔗糖转化反应的活化能一、实验目的1.了解蔗糖转化反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。
2.测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。
3.了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。
二、 基本原理蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖，其反应为：C 12H 22O 11+H 2O C 6H 12O 6+C 6H 12O 6 （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很慢，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。
因此蔗糖转化反应可看作是准一级反应。
一级反应的速率方程可由下式表示： –dtdc A=A kc (1) C A 为时间t 时反应物的浓度，k 为反应速率常数。
积分可得：0,ln ln A A c kt c +-= (2)式中， C A,0为反应物的初始浓度。
当C A =1/2C A,0时，t 可用t 1/2表示，即为反应的半衰期。
由(2)式可得:(3)从上式可以看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，并以c ln 对t 作图，可得一条直线，由直线的斜率可求得反应速率常数k ，由于反应是不断进行的，要快速分析出反应物的浓度是很困难的。
但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，故可利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应的进程。
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、样品管的长度及温度均有关系。
当其它条件均固定时，旋光度α与反应物浓度c 呈线性关系，即α=βc （4） 式中比例常数β与物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度等有关。
作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度[α] =66.6º；生成物中葡萄糖也是右旋光性物质，其比旋光度[α] =52.5º，但果糖是左旋性物质，其比旋光度[α] =-91.9º。
实验十三 一级反应-旋光法测定蔗糖转化的速率常数
t K 反 c t K 产 (c 0 t )
由式(2.13.5)和式(2.13.6)得
(2.13.7)
c0
0
K反 K产
K ( 0 )
(2.13.8)
ct
t
K反 K产Leabharlann K ( t )(2.13.9)
可见，能以反应开始时与终了时旋光度之差代表蔗糖的(2.17.2)得
0 K 反 c0
最后的溶液旋光度为α∞ 则
(蔗糖尚未分解 t=0)
(2.13.5)
K 产 c0
(蔗糖全部转化 t=∞)
(2.13.6)
式中 K 反、K 产 分别表示反应物与产物之比例系数，c0 为反应物的起始浓度，亦是生成物 最后的浓度。 当时间为 t 时，蔗糖的浓度为 ct，旋光度为αt。 则
αt-α∞
Ln(αt-α∞)
室温
(2) ln(αt-α∞)对 t 作图， 画出有代表性的直线。 (3) 求出反应速率常数和半衰期。 6 注意事项 （1） 反应液酸度很大， 一定要擦净后再放入旋光仪暗箱内， 以免腐蚀仪器 。 实验结束后， 将盛液管洗净。 (2) 每隔 20min 记 1 次室温，取平均值，作为测量温度， 并在不读数时，打开暗箱散热， 读数前 0.5min 盖上。 7 思考题 (1) 本实验是否需要校正仪器零点?为什么? (2) 在混和蔗糖和 HCl 溶液时，总是把 HCl 溶液加到蔗糖溶液中，而不把蔗糖溶液加入 HCl 溶液中，为什么? (3)如果所用蔗糖不纯，对实验有什么影响?
(蔗糖)
+
(葡萄糖)
(果 糖)
在纯水中此反应的速度极慢，通常需要 H 催化作用下进行，该反应为二级反 应。但是 由于水是大量存在的，尽管有部分水分子参加了反应，但仍可认为在反应过程中水的浓度是 恒定的，而 H+起催化作用，其浓度也保持不变。因此，蔗糖转化反应可 看作是一级反应。 一级反应的速率方程表达式如下：
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
. .
中心
化学
实 验教学
2 讨论
1）在混合蔗糖溶液和盐酸溶液时，我们将盐酸加到蔗 糖溶液，而不能将蔗糖溶液加到盐酸溶液中去。
2）配置蔗糖溶液时称量不够准确，对测量结果没有影 响。
. .
中心
化学
实 验教学
Ⅴ 实验延伸
1、研究型 利用该方法可以测定许多有机化合物的旋光性。 2、参考书 .复旦大学编.物理化学实验（第三版）.北京：高等教
育出版社，2004
. .
•
αt=β反C + β生(Co – C)
（3）
• 联立（1）、（2）、（3）得
• C0=(αo-α∞)/( β反-β生) = β′(αo-α∞)
（4）
• C=(αt-α∞)/( β反-β生) = β′(αt-α∞)
（5）
• 根据一级反应的速率方程可得：
•
ln(αt-α∞)=-k0t+Ln(αo-α∞)
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
( 蔗糖 )
(葡萄糖) ( 果糖 )
2、它是一个二级反应,在纯水中速率极慢。H+离子 能催化此反应进行.在水大量存在的,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.因此蔗糖转化反应可看作为准一级反应。 反应物：蔗糖是右旋性物质,其比旋光度[α]D20 =66.6o; 生成物：葡萄糖是右旋性物质,其比旋光度[α]D20 =52. 5o；果糖是左旋性物质, 其比旋光度[α]D20 =-91.9o.
物理化学――旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
物理化学――旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
旋光法是一种用于测定物质旋光性质的方法，通过测量物质对偏振光的偏转角度来确定旋光度。
在物理化学中，旋光法可以用于测定化学反应的速率常数。
对于蔗糖的转化反应，旋光法可以用来测量反应物蔗糖的旋光度随时间的变化，从而得到蔗糖转化反应的速率常数。
具体测定方法如下：
1. 准备装置：使用一个旋光仪或偏振光仪来测量蔗糖溶液的旋光度。
装置中需要有一个光源、一个载物池和一个旋光度检测器。
2. 准备试剂：制备一系列蔗糖溶液，浓度逐渐增大或减小。
可以通过称量蔗糖和加入适量的溶剂来制备。
3. 测量旋光度：将蔗糖溶液加入到载物池中，然后通过旋光仪或偏振光仪测量蔗糖溶液的旋光度。
每隔一段时间，记录一次旋光度值。
4. 绘制旋光度随时间变化的曲线：将测得的旋光度值与时间绘制成图表，可以得到一个旋光度随时间变化的曲线。
5. 速率常数的计算：根据测得的旋光度随时间变化的曲线，可以使用反应速率方程计算蔗糖转化反应的速率常数。
需要注意的是，蔗糖转化反应的速率常数可能会受到溶液的温
度、pH值以及其他条件的影响。
因此，在实验中应该尽可能控制这些条件，以确保得到准确的结果。
同时，实验过程中还需要注意安全操作，避免接触到化学品和使用的仪器设备。
物理化学实验思考题及参考答案2
1、旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数1. 简述旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数的实验原理。
答：蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖，其反应为：由于水是大量存在的，是催化剂，反应中它们浓度基本不变，因此蔗糖在酸性溶液中的转化反应是准一级反应。
由一级反应的积分方程可知，在不同时间测定反应物的相应浓度，并以对t 作图，可得一直线，由直线斜率可得k 。
然而反应是不断进行的，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的进程。
溶液的旋光度和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，当其他条件均固定时，α＝βc 。
在某一温度下测出反应体系不同反应时刻t 时的及a ∞，以()∞-ααt ln 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 ，半衰期k t 2ln 21=。
2. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，如果所用蔗糖不纯，对实验有何影响？答：本实验通过旋光度的测定来测蔗糖反应速率，蔗糖是右旋性物质，其[] 6.66 20＝Dα，葡萄糖是右旋性物质，其[] 5.52 20＝D α，果糖是左旋性物质，其[] 9.91 20-＝Dα，因此随着反应的进行反应体系的旋光度由右旋变为左旋。
若蔗糖不纯，所含杂质如果无旋光性对实验无影响，如果具有一定的旋光性会影响实验旋光度的测量，使实验结果不准确。
3. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测旋光度时不作零点校正，对实验结果有无影响？答：无影响，本实验中，所测的旋光度αt可以不校正零点，因αα∞，已将系统的零点误差消除掉。
4. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，蔗糖水解实验中配制溶液为何可用台称称量？答：蔗糖初始浓度对于数据影响不大。
速率常数K和温度和催化剂的浓度有关，实验测定反应速率常数k，以(αα∞)对t作图，由所得直线的斜率求出反应速率常数k，和初始浓度无关，蔗糖的称取本不需要非常精确，用台称称量即可。
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
35℃:
B Linear Fit of DATA1_B
2.4
2.2
2.0
Y ln(a-a++)
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0 10 15 20 25 30 35 40
X time(s)
Y= 2.74005+ -0.04191x 半衰期 t1/2=ln2/k=16.54min
所以 k=0.04191
四、实验步骤 1、恒温准备
将恒温水浴调至 30℃，并令循环水经由旋光仪中玻璃恒温夹套样品管。
2、旋光仪调零
①先洗净样品管，将管的一端加上盖子，并由另一端向管内灌满蒸馏水， 在上面形成一凸液面。 ②盖上玻璃片和套盖， 玻璃片紧贴于旋光管， 此时管内不应有气泡存在。 （装 样） ③用吸水纸将管外的水擦干，再用擦镜纸将样品管两端的玻璃片擦净，放入 旋光仪的光路中。 ④打开光源，调节目镜聚焦，使视野清晰，再旋转检偏镜至能观察到三分视 野（或二分视野）暗度相等为止。 ⑤记下检偏镜的旋光度 ，重复测量数次，取其平均值即为零点，用来校正 仪器系统误差。当读数圆盘有偏心时，左右两边读数不一致，此时应将左右两边 的平均值作为样品的旋光度值。
六、问题讨论
1、实验中，为什么蔗糖溶液可以粗略配制？ 答：初始浓度对于数据影响不大。速率常数 K 与温度和催化剂的浓度有关， 实验 测定反应速率常数 k， 以 ln(αt-α∞)对 t 作图， 由所得直线的斜率求出反应 速 率常数 k，与初始浓度无关。 2、实验中，用蒸馏水来校正旋光仪的零点，有何意义？ 答：蒸馏水无旋光性，消除旋光仪的系统误差。
旋光度 a 8.45 7.35 5.85 5.2 4.35 3.8 3.55 3.15 2.8 2.45 2.15 1.85 1.6 1.4 1.05 0.75 0.15 -0.15 -0.35 -0.55 -0.9 -3.74 -3.74
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
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 4．测定蔗糖转化反应的平均活化能 二、实验原理蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖： H +C 12H 22O 11 + H 2O —→ C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6（蔗糖） （葡萄糖） （果糖）其中，蔗糖和葡萄糖是右旋的，果糖是左旋的，但果糖的比旋光度比葡萄糖大，反应过程中，溶液的旋光度将由右旋逐渐变为左旋。
蔗糖水解反应是一个二级反应，但由于水是大量存在的，在反应过程中可以认为浓度不变，在反应过程中的氢离子是一种催化剂，也可以认为浓度不变，由此，蔗糖水解反应可作为一级反应来处理，又称为“假一级反应”。
如果以 c 表示到达 t 时刻的反应物浓度，k 表示反应速率常数，则一级反应的速率方程为：- dc / dt = kt 对此式积分可得：ln c = - kt + ln c 0式中 c 为反应过程中的浓度，c 0为反应开始时的浓度。
当 c = c 0 / 2 时，时间为 t 1/2，称为半衰期。
代入上式，得： t 1/2 = ln 2 / k = 0.693 / k测定反应过程中反应物浓度，以 ln c 对 t 作图，就可以求出反应的速率常数 k 。
在这个反应中，利用体系在反应进程中的旋光度不同，来度量反应的进程。
用旋光仪测出的旋光度值，与溶液中旋光物质的旋光能力、溶剂的性质、溶液的浓度、温度等因素有关，固定其它条件，可认为旋光度α与反应物浓度c 成线性关系。
物质的旋光能力用比旋光度来度量：蔗糖的比旋光度[α]D20=66.6°，葡萄糖的比旋光度[α]D20=52.5°，果糖是左旋性物质，它的比旋光度为[α]D20=-91.9°。
因此，在反应过程中，溶液的旋光度先是右旋的，随着反应的进行右旋角度不断减小，过零后再变成左旋，直至蔗糖完全转化，左旋角度达到最大。
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数ly
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数一.目的要求1.测定蔗糖转化反应的速率常数k 、半衰期21/t 和活化能Ea2.了解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.基本原理蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应为:C 12H 22O 11 + H 2O → C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6(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.因此蔗糖转化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: kc dtdc =- ......... (12.1) c 为时间t 时的反应物浓度,k 为反应速率常数。
积分可得:0c kt c ln ln +-= .........(12.2)0c 为反应开始时反应物浓度。
当050c c .=时,可用21/t 表示反应时间,既为反应的半衰期:kt 221ln /= .........(12.3) 从(12.2)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。
测量物质旋光度的仪器称为旋光仪。
溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。
当其它条件固定时,旋光度α与反应物浓度c 呈线性关系,即:c a β=.........(12.4)式中比例常数β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:A20D C L a a ⨯=][ ......(12.5) 式中20D ][a 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),a 为测得的旋光度(o ),L 为样品管长度(dm),C A 为试样浓度(g/ml)。
旋光法测定蔗糖转化反应的速率系数
一、实验目的与要求
1.测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。 1.测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。 2.了解该反应反应物的浓度与旋光度之间的 2.了解该反应反应物的浓度与旋光度之间的 关系。 3.了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法 3.了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法 及其在化学反应动力学测定中的应用。
t ∞
t ∞
四、实验仪器及药品
WZZ-2A自动旋光仪 WZZ-2A自动旋光仪 1台 磨口塞锥形瓶（100mL） 磨口塞锥形瓶（100mL） 1个 烧杯（50mL） 烧杯（50mL） 2个 秒表 1个 盐酸溶液（4.00mol/L） 盐酸溶液（4.00mol/L） 天平 1台 漏斗架、漏斗 1套 烧杯（150mL）1个 烧杯（150mL） 移液管（mL） 移液管（mL） 2支 蔗糖（分析纯）
dt
将（1 将（1）式积分可得
（2） ln 2 0.693 反应的半衰期 ： t1 2 = k = k （3） 1 1 溶液的旋光度与溶液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。当其它条件固定时，旋光度与反 应物浓度呈线性关系，即 （4） α = Kc 为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光 度这一概念，比旋光度可表示为 100α （5） α] = [
0 ∞ 0 0 ∞ 反 生
c=
K反 − K生
αt − α∞
＝K ′ (α t − α ∞ )
(10)
将（9）式、（10）式代入（2 将（9）式、（10）式代入（2）式中即得 ln (α t − α ∞ ) = −k1t + ln(α 0 − α ∞ ) （11） 11） 显然，以 ln(α − α ) 对t作图，可得一直线，从直线 的斜率即可求出反应速率常数。 α 本实验是用旋光仪来测定反应体系的 α 、 值， 由（11）式求得蔗糖水解反应的反应速率常数， 由（11）式求得蔗糖水解反应的反应速率常数， 继而再求出半衰期。
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旋光仪
4
旋光仪
使用方法
➢开机预热: 接通电源，开启电源开关，预热5分钟，待钠光灯 发光正常才可工作.
➢零点校正: 在旋光管中装满蒸馏水(无气泡)，调节检偏镜，使 三分视野消失，记下角度值，即为仪器零点，用于校正系统误 差.
➢样品的测定: 在旋光管中装入待测试样，调节检偏镜，使三分 视野消失，读取角度值，将其减去(或加上)零点值，即为被测 物质的旋光度.
t为实验温度(℃) D为光源波长 α为旋光度 l为液层厚度(m) C为浓度(kg·m-3)
当其它条件不变时，旋4光度α与浓度C成正比。即：
实验原理
若反应时间为0，t，∞时溶液的旋光度分别用α0，αt，α∞表示。 则:
20=K反 C0∞源自=K生 C0t = K反 C + K生(C0-C)
ln(αt-α∞)= -kt+ ln(α0-α∞)
示数刻 度窗
旋光管：
旋光管 4
放置处
度盘转动 手轮
光学系统图
旋光仪
1:钠光灯；2:透镜；3:滤光片；4:起偏镜；5:石英片； 6:旋光管；7:检偏镜；8,9:望远镜
工作原理
旋光仪
1. 起偏镜, 2. 起偏镜偏振化方向, 3. 旋光管, 4. 检偏镜
偏振化方向, 5. 旋光角, 6. 检偏镜
4
三分视野装置
旋光管中装满溶液后，不应有气泡，不应漏液, 否则会影 响测量结果.
旋光管上螺丝帽盖及橡皮垫圈不宜太紧，否则由于光学 玻璃受力产生一种附加的亦即“假的”偏振作用，给测量造 成误差.
旋光管用后要及时4将溶液倒出，用蒸馏水洗涤干净，擦 干.所有镜片均不能用手直接擦拭，应用擦镜纸擦拭.
实验步骤
1.旋光仪零点的校正 ：
洗净旋光管，将管子一端的盖子旋紧，向管内注入蒸馏水，把玻璃
片盖好，使管内无气泡2存在。再旋紧套盖，勿使漏水。用吸水纸擦
净旋光管，再用擦镜纸将管两端的玻璃片擦净。放入旋光仪中盖上 槽盖，打开光源，调节目镜使视野清晰，然后旋转检偏镜至观察到 的三分视野最暗且暗度相等为止，记下检偏镜之旋转角α，重复操作 三次，取其平均值，即为旋光仪的零点。
以ln(αt-α∞)对t作图为一直线，由该直线的斜率即可求得反应速 率常数 k , 进而可求得半衰期 t1/2.
仪器与试剂
1.仪器
2
旋光仪;恒温槽;台称;停表;烧杯;锥形瓶;移液管
2.试剂
HCl溶液(4mol·dm-3); 蔗糖(分析纯)
4
实物图
钠光 灯源
旋光仪
三分视场 观察窗口
焦距调 节旋钮
游标读数 放大镜
4
数据记录与处理
1.填写下表
实验温度：
盐酸浓度：
α∞：
时间t/min
3 6 9 12 15 18 21 24
αt /(°)
(αt-α∞)/(°)
ln{(αt-α∞)/(°)}
时间t/min
27 30 35 40 45 50 55 60
αt /(°)
4
(αt-α∞)/(°)
ln{(αt-α∞)/(°)}
此反应可视为准一级反应。其动力学方程为：
积分得：
当C = 0.5C0,时间t可 4 用t1/2表示,即为反应 的半衰期.
实验原理
蔗糖及水解产物均为旋光性物质，但它们的旋光能力不同，故
可以利用体系在反应过2 程中旋光度的变化来衡量反应的进程。 为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光度的概念。比旋光 度可用下式表示
物理化学实验
旋光法测定蔗糖转化反应 的速率常数
实验目的
了解蔗糖转化2 反应体系中各物质浓度与旋 光度之间的关系.
测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期.
了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法.
4
实验原理
蔗糖转化反应为：
C12H22O211+H2O
H+
→ C6H12O6
+ C6H12O6
蔗糖
葡萄糖 果糖
4
数据记录与处理 2.以ln(αt-α∞)对t作图，由所得直线的斜率 求出反应速率常2数k。 3.计算蔗糖转化反应的半衰期t1/2.
4
思考题 1.实验中，为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零 点?在蔗糖转化反2 应过程中，所测的旋光度αt是 否需要零点校正?为什么? 2.蔗糖溶液为什么可粗略配制? 3.蔗糖的转化速度和哪些因素有关?
2.蔗糖水解过程中αt的测定
用台称称取10g蔗糖，放入100mL烧杯中，加入50mL蒸馏水配成溶 液。用移液管吸取25mL蔗糖溶液置于100mL烧杯中。用另一移液 管移取25mL4mol·dm-3HCl溶液迅速倒入蔗糖溶液中，使之充分混
合装。蒸并馏且水在相加同入)。一装半好H擦C4l时净开立始刻记置时于，旋将光混仪合中液，装盖满上旋槽光盖管。(测操量作不同
同时间t时溶液的旋光度αt。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。开始时，可每3min读一 次，30min后，每5min读一次。测定1h。
实验步骤
3. α∞的测定 ：
将步骤2剩余的混合液2 置于近50-60oC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，此值即为α∞。
➢读数: 考虑到仪器可能有偏心差，采用双游标读数法. 即从刻 度盘上A、B两个游标窗4分别读取数据取平均值即为样品的旋光 度.
➢测量完毕后，关闭电源，将样品管取出洗净擦干放入盒内.
旋光仪
注意事项
仪器使用前要预热; 仪器连续使用时间不宜过长，一般不 超过4h，如使用时间过长，中间应关闭电源休息10-15min， 待钠光灯冷却后再继续使用.