物理化学-蔗糖水解反应(旋光度法)-102
蔗糖的转化(旋光法)
3.了解旋光仪的基本原理，掌握其实用方法。
三、实验原理
ln(αt－α∞) = -kt+ ln(α。－α∞)
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。
根据阿累尼乌斯公式 ln(k2/k1)=Ea(T2-T1)/RT1T2
2.蔗糖溶液为什么可粗略配制？这对结果有无影响？
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
3.蔗糖的转化速率常数k与哪些因素有关？
答：温度，催化剂得浓度、种类等。
28.8℃
40.1℃
t
αt
αt-α∞
ln（αt-α∞）
t
αt
αt-α∞
ln（αt-α∞）
6
11.138
15.2
2.721295428
3
9.418
13.007
2.565487674
8
10.314
14.376
2.665560149
5
7.622
11.211
2.416895439
10
9.464
13.526
2.604613759
【物理化学实验】
蔗糖的转化（旋光法）
一、实验目的
1测定不同温度时蔗糖转化反应的速率常数和半衰期，并求算蔗糖转化反应的活化能。
2了解旋光仪的构造、工作原理，掌握旋光仪的使用方法。
二、基本要求
1.了解在蔗糖反应的动力学方程式中，任何时刻t的蔗糖浓渡可以被反应体系在该时刻的旋光度与反应终了时的旋光度之差所替代的依据。
旋光度法测定蔗糖水解反应速率常数
实验 旋光度法测定蔗糖水解反应速率常数一、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. 测定蔗糖水解反应的速率常数和半衰期。
二、实验背景蔗糖在水溶液中可进行如下反应：C 12H 22O 11(蔗糖)+H 2O→ C 6H 12O 6(葡萄糖)+ C 6H 12O 6(果糖)在纯水中，该反应的速率很慢，通常需要在H +离子催化作用下进行。
此反应是动力学中最早采用物理方法研究的反应之一。
本实验选用的物理方法为旋光法。
早在1850年，Wilhelmy 的研究表明，该反应为一级反应。
然而，深入的研究表明，蔗糖的水解并非那样简单，而是复杂得多。
对转化过程而言，这种一级动力学方程式并不严格适用。
通常观察到的转化终点并不是真实的终点。
由于反应存在次级变化，使水解终点时的旋光能力不为常数，而是逐渐变得更小和更负。
在稀溶液的情况下，这一影响可以忽略。
作为基础实验，我们依然可以将蔗榜的水解作为一级反应处理，这并不引入多大的误差。
当蔗糖浓度不高时，结果就会更令人满意。
三、实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖，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率极慢，通常需要在H +催化作用下进行。
由于反应时水是大量存在的，反应达终点时，虽有部分水分子参加反应。
但与溶质浓度相比可认为它的浓度没有改变，而且H +是催化剂，其浓度也保持不变。
故此反应可视为一级反应，一级反应的动力学方程式可由下式表示：kc dtdc =- （17-1） 式中：c 为时间t 时反应物的浓度；k 为反应速率常数。
对式（17-1）积分可得0ln ln c kt c +-= （17-2）式中：c 0为反应开始时反应物的浓度。
当0c 21c =时，t 可用1t 表示，即为反应的半衰期。
kln2t 21= （17-3） 上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速度常数k ，而与起始浓度无关，这是一级反应的一个特点。
蔗糖水解
c0
0
K反
K生
＝K 0
（9）
c
ห้องสมุดไป่ตู้
t
K反
K生
＝K t
(10)
将（9）式、（10）式代入（2）式中即得
ln t k1t ln(0 )
（11）
显然，以 ln(t )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。
设体系最初的旋光度为：
0 K反c0 ( t=0,蔗糖尚未转化) （6） 体系最终的旋光度：
K生c0 (t＝ ,蔗糖已完全转化) （7）
当时间为t时刻时，蔗糖浓度为c，此时体系的 旋光度为 t ，即
t K反c K生 (c0 c)
（8）
将（6）、（7）、（8）式联立可解得：
校正时首先应将旋光管洗净然后再将旋光管的两端分别时首先应将旋光管洗净然后再将旋光管的两端分别加上玻璃窗片和橡皮垫圈最后将螺丝帽盖盖上使玻加上玻璃窗片和橡皮垫圈最后将螺丝帽盖盖上使玻璃片紧贴住样品管口从旋光管中部的开口处向管内灌璃片紧贴住样品管口从旋光管中部的开口处向管内灌满蒸馏水此时管中若有气泡存在则应尽量将气泡赶满蒸馏水此时管中若有气泡存在则应尽量将气泡赶至旋光管中部的开口处使旋光管中不存在气泡
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
Kc
（4）
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
t 100
D l cA
（5）
反应物蔗糖是右旋性物质，其比旋光度为 66.6°；生成物中的葡萄糖也是右旋性物质， 其比旋光度为52.5°，果糖是左旋性物质，比 旋光度为－91.9°。由于生成物中果糖的左旋 性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈现左旋性 质。因此随着反应的不断进行，体系的右旋角 将不断减少，在反应进行到某一瞬间时，体系 的旋光度恰等于零，随后为左旋角逐渐增大， 直到蔗糖完全转化，体系的左旋角达到最大值。 由于反应是不断进行的，要快速分析反应物的 浓度很困难。因此，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。
物理化学实验-旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
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 ：
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。
实验十七旋光法测定蔗糖水解反应的速率常数(精)
158 实验十七 旋光法测定蔗糖水解反应的速率常数一、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和半衰期。
2．了解反应物浓度与反应体系旋光度之间的关系。
3．掌握旋光仪的使用方法。
二、实验原理蔗糖溶液在酸性介质中可水解生成葡萄糖和果糖。
反应如下：612661262112212O H C O H C O H O H C +→+（蔗糖） （葡萄糖） （果糖）水解反应中，水是大量的，虽然有部分水分子参加了反应，但与溶质浓度的改变相比可以认为它的浓度是恒定的，而且氢离子是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只与蔗糖浓度有关，可视为一级反应，其速率方程为：dc kc dt-= （17.1） 积分上式得： 0ln c kt c = （17.2） 反应的半衰期与反应速率常数的关系式为：12ln 20.693t k k== （17.3） 由积分式不难看出：只要测得不同反应时刻对应的反应物浓度，就可以lnc 对c 作图得到一条直线，由直线斜率求得反应速率常数。
然而，反应是在不断进行，要快速分析出不同时刻反应物的浓度是困难的。
在本实验中，蔗糖及其水解产物都具有旋光性，即能够通过它们的偏振光的偏振面旋转一定的角度(该角度称为旋光度，常以α 符号表示)，来量度其浓度。
蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，所以随水解反应的进行，反应体系的旋光度会由右旋逐渐转变为左旋，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。
测定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、光源波长和温度等因素有关。
[]M C L t⋅⋅⋅=λαα （17.4）式中[]tλα为比旋光度，可以量度物质的旋光能力，λ为所用光源的波长，一般用钠光的D 线，其波长为5.89×10-7m, t 为测定温度（℃），L 为样品管长度，C 为旋光物质的物质的量浓度,M159为旋光物质的摩尔质量。
物理化学实验报告-蔗糖水解
化学化工学院学生姓名：***学号:指导老师：***专业班级：10级化学师范班实验三 蔗糖水解反应速度常数的测定一、 实验目的1、 根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速度常数。
2、 了解旋光仪的基本原理，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：C 12H 22O 11 + H 2O −→−+H C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6(蔗糖) (葡萄糖) (果糖) 速率方程可由下式表示：—kc dtdc= c 为时间t 时的反应物浓度，k 为反应速率常数。
积分可得：lnc=－kt + lnc 0c 0为反应开始时反应物浓度。
反应的半衰期为：t 1/2=kk In 693.02= 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。
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=Kc设最初系统的旋光度为 α0=K 反c A,0 （t=0，蔗糖尚未水） （1） 最终系统的旋光度为 α∞=K 生c A,0 （t=∞，蔗糖已完全水解）（2） 当时间为t 时，蔗糖浓度为c A ，此时旋光度为αtαt = K 反c A + K 生(c A,0－c A )(3）联立（1）、（2）、(3)式可得：c A,0=生反K K --∞αα0=K ′（α0－α∞） (4) c A =生反K K t --∞αα= K ′（αt －α∞） (5)将（4）、（5）两式代入速率方程即得：ln(αt －α∞)=－kt+ln （α0－α∞）我们以ln(αt －α∞)对t 作图可得一直线，从直线的斜率可求得反应速率常数k ，进一步也可求算出t 1/2。
三、 仪器和试剂仪器：型号为WZZ-1的自动指示旋光仪一台；移液管（25ml ）2支；烧杯（150ml ）2个；吸耳球1个；秒表1块；容量瓶（50ml ）1个；锥形瓶（100ml ）2个；试剂：蔗糖（AR ）；HCl 溶液。
《物理化学基础实验》旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验
《物理化学基础实验》旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验一、实验目的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；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。
二、实验原理蔗糖转化反应为：C12H 22O 11(蔗糖)+H 2O → 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。
由于反应中水是大量的，可以认为整个反应中水的浓度基本是恒定的。
而H +是催化剂，其浓度也是固定的。
所以，此反应可视为准一级反应。
其动力学方程为dckc dt-= (1) 式中，k 为反应速率常数；c 为时间t 时的反应物浓度。
将(1)式积分得：0ln c kt ln c =-+ (2)式中，C 0为反应物的初始浓度。
当C=1/2C 0时，t 可用t 1/2表示，即为反应的半衰期。
由(2)式可得：12ln 20.693t k k== (3) 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程中旋光度的变化来衡量反应的进程。
溶液的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、光源波长及温度等因素有关。
为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光度的概念。
比旋光度可用下式表示：[]tD lcαα= (4)式中，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)。
由(4)式可知，当其它条件不变时，旋光度α与浓度c 成正比。
即：Kc α= (5)式中的K 是一个与物质旋光能力、液层厚度、溶剂性质、光源波长、温度等因素有关的常数。
在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质,其比旋光度[]︒=6.6620D α。
产物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度[]︒=5.5220D α；而产物中的果糖则是左旋性物质，其比旋光度[]︒-=9.9120D α。
蔗糖水解反应
一级反应——蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的1.用旋光仪测定当蔗糖水解时，其旋光度变化与时间的关系，从而推算蔗糖水解 反应的速率常数和半衰期。
2.了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。
二、实验原理：蔗糖水解反应的计量方程式为：C 12H 22O 11+H 2O ==== C 6H 12O 6+C 6H12O 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：－dtdc =K 1C 积分式为： ln CC O=K 1 tK 1 =t 1ln CC O 或 K=t303.2lg C C O反应的半衰期2/1t =k2ln K 1 速率常数 t 时间Co 蔗糖初始浓度 C 蔗糖在t 时刻的浓度可见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 。
测定反应物在不同时刻浓度可用化学法和物理法，本实验采用物理法即测定反应系统旋光度的变化。
蔗糖及其水解产物均为旋光性物质，蔗糖是右旋的，但水解后的混合物葡萄糖和果糖则为左旋，这是因为左旋的果糖比右旋的葡萄糖旋光度稍大的缘故。
因此，当蔗糖开始水解后，随着时间增长，溶液的右旋光度渐小，逐渐变为左旋，即随着蔗糖浓度减小，溶渡的旋光度在改变。
因此，借助反应系统旋光度的测定，可以测定蔗糖水解的速率。
所谓旋光度，指一束偏振光，通过有旋光性物质的溶液时，使偏振光振动面旋转某一角度的性质。
其旋转角度称为旋光度（a ）。
使偏振光按顺时针方向旋转的物质称为右旋物质，a 为正值，反之称为左旋物质，a 为负值。
物质的旋光度，除决定于物质本性外，还与温度、浓度、液层厚度、光源波长等因素有关，当光源用钠灯，波长一定，λ＝Ｄ（5890nm ），实验温度t ＝２０℃时，旋光度与溶液浓度和溶层厚度成正比，a ∝c.l 写成等式 a=[a]t D ·c·l 式中比例常数[a] tD ，称为比旋光度。
物理化学实验报告蔗糖水解
五、实验过程（包括步骤、装置图、注意事项）1．调节30℃和60℃恒温水浴槽各一套。
2．在台天平上称取15 g蔗糖于100 mL烧杯中，加入60 mL蒸馏水，搅拌至完全溶解。
3．用专用移液管移取25 mL蔗糖溶液于一锥形瓶中，再用另一专用移液管移取25 mL HCl溶液于另一锥形瓶中，置于30℃水溶中恒温15 min。
在另一锥形瓶中移入25 mL蔗糖溶液及25 mL HCl溶液，摇匀后置于60°C水溶中，加热45 min。
同时打开旋光仪电源开关进行预热。
4．待二锥形瓶中溶液恒温15 min后，取下塞子，将HCl溶液加入蔗糖溶液，并在HCl溶液加入一半时（注意溶液应迅速加入，且不要洒出锥形瓶外），开动停表作为反应的开始时间，并将混合液来回倒2～3次。
用少量反应液荡洗旋光管2～3次，然后注满旋光管，盖好玻璃片，旋上套盖，并检查有无漏液和有无气泡。
5．如旋光管外有套管进行水浴恒温，则可开始测量旋光管内溶液的旋光度；如无恒温，则应先将盛有溶液的旋光管置于30°C水浴恒温槽中恒温约5 min后再开始测量。
测量前先用纱布擦净旋光管外面，用滤纸擦干二个小玻璃片。
如有小气泡，则将其赶入旋光α。
管突出部，并将该端朝上放进旋光仪套筒中，测量时间t时溶液的旋光度t首先应调节旋光仪的三分视野图，在暗视野中调节出三分视野消失的图像后，立刻记录时间（精确到秒），然后将旋光管置于30°C水浴恒温槽中继续恒温（如有套管进行流动水浴恒温，则可不必），再读取旋光仪上左右两刻度盘上的刻度（可读至小数点后第2位，第2位为0或5），记录并取平均值。
6．开始测定的1 h内，每隔约5 min测1次，以后每隔10 min测一次，共测15次，每次测量时要注意记录准确时间（即旋光仪三分视野图调好的具体时间）。
7．将经60℃水浴加热45 min的反应液冷却，再在30℃水溶中恒温15 min，测其旋光度即为α（60℃条件下蔗糖水解的速度较快，认为45 min时已反应完全）。
物理化学实验报告蔗糖的转化
实验名称：蔗糖的转化实验日期：2011年3月29日姓名：王一航编号：14—1学号：00927003室温：23.1 ℃大气压：101.99kPa【摘要】蔗糖转化是一级反应，若催化剂H+浓度固定，水大量存在，则其反应速率只与蔗糖浓度成正比。
本实验利用反应物蔗糖(右旋性)及生成物果糖(左旋性)的旋光度不同，旋光度与物质浓度的正比关系，通过测定反应不同时间的旋光度，拟合lg(αt －α∞)与t关系曲线，即可测定蔗糖转化的反应级数、求得反应速率常数k，并由k值计算反应的半衰期t1/2【引言】一、实验目的：1． 根据物质的光学性质研究蔗糖转化反应，测定其反应级数、速度常数和半衰期2． 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： 1. 一级反应：反应速率只与某反应物浓度成正比：—kc dtdc=，ln(c 0/c t )=kt K:反应速率常数；c t ：反应物在时间t 时浓度。
设反应物起始浓度为a ，t 时间内已经起反应的反应物浓度为x ，则在t 时反应速率为：-d(a-x)/dt=k(a-x)，积分可得t=1/k*ln(a/a-x)半衰期(x=a/2时所需时间)： t 1/2=1/k*ln(a/a-1/2a)=0.693/k 2. 蔗糖反应：反应式：C 12H 22O 11 + H 2O −→−+H C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)在催化剂H +浓度固定、水大量存在下，可认为反应速率只与蔗糖浓度成正比，即为一级反应。
3. 反应的旋光性：蔗糖为右旋性，比旋光度[]20D α=66.6°，生成物葡萄糖为右旋性，[]20D α=52.5°，果糖为左旋性，[]20D α=-91.9°.因为旋光度与反应物浓度成正比α=Kc,（ K 与物质旋光度、溶剂性质、溶液厚度、温度有关），可用体系反应过程中旋光度变化测量反应进程。
蔗糖水解时，右旋角不断变小，反应终了时，体系变成左旋。
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。
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。
物理化学实验报告：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告
物理化学实验报告：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、目的要求1、了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法；2、了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系；3、测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。
二、基本原理蔗糖在水中水解成葡萄糖的反应为：C12H22O11（蔗糖）+H2O C6H12O6（葡萄糖）+C6H12O6（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：式中C为时间t时的反应物浓度，k为反应速率常数。
上式积分可得：C0为反应开始时反应物浓度。
当C=0.5C0时,可用t1/2表示,既为反应半衰期:t1/2 =ln2/k = 0.693/k从可看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，并以ln对t作图，可得一直线，由直线斜率既可得反应速率常数k。
然而反应是在不断进行的，要快速分析出反应物的浓度的困难的。
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呈线形关系，即α = βC。
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:[α]D20=α×100 / l×C A (16—5)式中[α]D20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)，α为测得的旋光度( o)，l为样品管长度(dm)，C A为浓度( g/100mL )。
作为反应物的蔗糖是右旋性物质,其比旋光度[α]D20 = 66.6o；生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度[α]D20 = 52.5o，但果糖是左旋性物质，其比旋光度[α]D20 = -91.9o。
物理化学实验蔗糖水解反应速度常数的测定
度盘读数
仪器采用双游标读数，度盘分为360格，每格1°，游标分为20
格，等于度盘19格，用游标直接读数到0.05°。如上图，读数
为9.30°。
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3.使用方法
• 首先打开钠光灯，待2~3分钟光源稳定完全发出钠黄光后， 才可观察使用。从目镜看视野，如不清楚可调节焦距。
• 在样品管中充满蒸馏水（无气泡），打开镜盖，把试管放 入镜筒中，使试管有圆泡的一端朝上，再关闭镜盖。
正？它对旋光度精确测量有什么影响？本 实验中，若不进行校正对结果是否有影响？ 3.为什么配置蔗糖溶液可用台秤称量？ 4.在配置反应体系溶液时能否将蔗糖溶液倒 入盐酸中？为什么？ 5.蔗糖水解反应受哪些因素影响？
附录 旋光仪的构造原理及使用方法
1.仪器构造：
WXG—4圆盘旋光仪剖面图 1.光源（钠光）2.聚光镜3.滤色镜4.起偏镜5.半波片6.试管7.检偏镜 8.物镜9.目镜10.放大镜11.刻度盘游标12.刻度盘手轮13.保护片
3.α∞的测定 为了得到反应终了时的旋光度α∞，将步骤2中
剩余的混合液置于60℃左右的水浴中温热 30min，以加速水解反应，然后冷却到实 验温度，测其旋光度，此值可认为是α∞ 。
实验结束时应立刻将旋光管冲洗干净，并擦 干，防止酸对旋光管腐蚀。
五、数据记录和处理
1.实验记录 实验温度： 反应时间/min
t
t
（10）
将上式改写成：
lg( t
)
k t 2.303
lg(0
)
（11）
由（11）式可以看出，如以lg（αt-α∞) 对t作图可得一条直线， 由直线的斜率即可求得反应速度常数k。
旋光法测量蔗糖水解反应速率常数
实验七旋光法测量蔗糖水解反应速率常数一、目的要求1.了解旋光仪的基本原理。
2.了解反应物浓度与旋光度之间的关系。
3.测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。
二、基本原理蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为：C12H22O11(蔗糖)＋H2O→C6H12O6（葡萄糖）＋C6H12O6（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+是催化剂，其浓度也保持不变。
因此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：－dc/dt=kc.c’=kc (1)式中c为时间t时的反应物浓度，k为反应速率常数。
上式积分可得：lnc0-lnc= kt(2)c0为反应开始时反应物浓度。
当c=1/2 c0时，时间t可用t1/2表示，即为反应半衰期：t1/2＝(ln2)/k=0.693/k(3)从（2）式可看出，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，由直线斜率即可求得反映速率常数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。
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。
当其它条件均固定时，旋光度α与反应物浓度c呈线性关系，即α＝［α］20D lc (4) 作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度［α］20D＝－66.6°；生成物葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度［α］20D＝52.5°；但果糖是左旋性物质，其比旋光度［α］20D＝－91.9°。
由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖的右旋性大，所以生成物呈现左旋性质。
蔗糖水解反应速率常数的测定PPT教学课件
更定 毳衣 雾凇 沆砀
gēng
cuì
sōng
读一读
hàng dàng
朗读课文,读出味道.
注意感情基 调.细微变
第一段:独往 湖心亭看雪
第二段:大喜 曰:焉得湖中 更有此人
自读课文， 疏通文句 并质疑。
同桌之 间讨论交 流，质疑 解难。
积累文言字词： 是日更定（ 这
古代计时单位，一夜
）（分五更，美更约两小 时
旋光法测定蔗糖水解反应 速度常数
主讲 艾华林
学习 要求
●学会圆盘旋光仪的使用方法
●掌握旋光法测定化学反应速度常数的实验 原理 ●在指定温度下，用旋光法测定蔗糖在 酸 性环境下水解反应的速度常数
一、圆盘旋光仪的构造和使用
会使用仪 器么？
Why?
圆盘旋 光仪
●圆盘旋光仪的构造
旋光仪主要由起偏振 器和检偏振器两部分 组成。
●圆盘旋光仪的读数
零视场
0
10
10
20
15
30
40
20
50
左读数 α=8.84
50
20
40
30
15
20
10 0
10
右读数
α=8.82
平均值α=8.83
160
0 10
165
20 30
40
170
50
左读数 α=-21.12
50
170
40
30
165
20
10 0
160
右读数 α=-21.08
平均值α=-21.10
方法 恒温、定时用旋光法测量体系的旋光度。
实验内容
实验 ●测量25℃时，蔗糖在酸性环境中 目的 的水解反应速度常数。
蔗糖水解反应速率常数的测定
最后以 ln( -∞ )对 t 作图可得一条直线，根据直线斜率可求得反应速率常数 k。
一级动力学反应的特点：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。
四、实验过程（包括步骤、装置图、注意事项）
（一）实验步骤
1.恒温槽调节至 25℃恒温（若旋光管无恒温夹套，可不恒温，实验直接在室温下测量）
物质的旋光能力用比旋光度来度量。比旋光度可用下式表示:
×100
[]20
=
(2-18-5)
∙
式中[]20
右上角的“20”表示实验温度为 20℃，D 是指旋光仪所采用的钠灯光源 D 线的
波长（598nm）
，为测得的旋光度（°）
，L 为样品管（旋光管）长度（dm）
，cA 为浓度
（g/100ml）
。
蔗糖是右旋性物质，其比旋光度[]20
=66.6°，生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度
1
一、化学工程学院物理化学实验报告----预习部分
20
[]20
=52.5°，但果糖是左旋性物质，其比旋光度为[] =-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
5.∞ 的测定
在上述测定开始后，同时将装有所剩余反应混合液的锥形瓶放在 50~60℃水浴或加热箱中
温热 0.5~1 小时，以加速水解反应进行，使其中蔗糖完全反应。然后冷却至实验温度，按上述
化，左旋角度达到最大值∞ 。
设最初物系的旋光度为：
0=反应物 0(t=0,蔗糖尚未转化)
（2-18-6）
最终物系的旋光度为:
∞ =生成物 0(t=∞,蔗糖完全转化)
蔗糖水解物化实验报告
均相酸催化蔗糖水解反响指导教师：艳辉一、实验目的1、根据物质的光学性质研究蔗糖水解反响，测量其反响速率常数。
2、了解旋光仪的根本原理，掌握使用方法。
3、研究不同种类酸催化对蔗糖水解反响反响速率常数的影响，验证布朗斯特德定律。
4、研究不同浓度酸对蔗糖水解反响反响速率常数的影响，了解催化剂的比活性概念。
二、实验原理1、蔗糖的水解反响和利用旋光法测水解速率常数的原理蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖：C12H22O11 + H2O —→C6H12O6 + C6H12O6〔蔗糖〕〔葡萄糖〕〔果糖〕其中，20℃时，蔗糖的比旋光度〔α〕＝66.6°；葡萄糖比旋光度〔α〕＝52.5°；果糖的比旋光度〔α〕＝－91.9°蔗糖水解反响，开场体系是右旋的角度大，随反响进展，旋光角度减少，变成左旋。
蔗糖水解反响是一个二级反响，在纯水中此反响的速率极慢，通常在H+催化作用下进展，由于反响时水是大量存在的，尽管有局部水分子参加了反响，仍可近似地认为整个反响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，蔗糖转化反响可作为一级反响。
如果以c 表示到达t 时刻的反响物浓度，k 表示反响速率常数，那么一级反响的速率方程为：- d c / d t = kt对此式积分可得：ln c = - k t + ln c 0式中c 为反响过程中的浓度，c 0为反响开场时的浓度。
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测定反响过程中的反响物浓度，以ln c 对t 作图，就可以求出反响的速率常数k。
但直接测量反响物浓度比较困难。
在这个反响中，利用体系在反响进程中的旋光度不同，来度量反响的进程。
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与反响物浓度c成线性关系。