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

学号：

学院：

化学化工学院班级：10级制药班专业：

制药工程指导老师：

张建策实验名称：

蔗糖水解反应速率常数的测定实验日期：

全文结束》》年5月9日实验室：7408 同组者：

实验八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：C12H22O11 + H2OC6H12O6 + C6H12O6 (蔗糖)

(葡萄糖)

(果糖)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：

或式中L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；[α]Dt为比旋光度；t为温度；D为所用光源的波长。在其他条件不变的情况下，旋光度α与反应物浓度C呈正比。即比例常数与物质旋光能力，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=

66、6；生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度=

52、5，但果糖是左旋性物质，其比旋光度=－

91、9。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈左旋性质。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，体系的旋光度可恰好等于零，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∞。反应过程浓度变化转变为旋光度变化：C12H22O11 + H2OC6H12O6 +

C6H12O6 t=0 C0 0 0 t=t Ct C0-Ct C0-Ct t=∞ 0 C0 C0当t=0时，溶液中只有蔗糖，溶液的旋光度值为：α0=K蔗糖C0 （1）当t=∞时，蔗糖完全水解，溶液中只有葡萄糖和果糖。旋光度为：α∞=(K葡+K果)C0 （2）当t=t时，溶液中有蔗糖、果糖和葡萄糖，此时旋光度为：αt= K蔗糖Ct+(K葡+K果)(C0-Ct) (3）联立（1）、（2）、(3)式可得：C0= （4） Ct= (5)将（4）、（5）两式代入即得：即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。可通过作图求的α0 。

三、仪器与试剂旋光仪（1台）；50ml容量瓶（1个）；5mL 移液管（1支）；25ml移液管（1支）；锥形瓶（3个）；恒温水水浴（1台）；秒表（1个）；蔗糖；分析台秤（1台）；蔗糖；HCL溶液（2mol/L）。

四、实验步骤1．溶液配制：称取10克蔗糖放在烧杯中，加蒸馏水溶解，移至50ml容量瓶，加水稀释至刻度。用25ml移液管移取蔗糖溶液于2个锥形瓶，准确加入5ml2mol/L的HCl溶液，按下秒表开始计时（注意：秒表一经启动，勿停直至实验完毕）。将其中一份放入恒温水浴中加热，另一份用另一个锥形瓶相互倾倒2~3次，使溶液混合均匀。2、ɑt测定：迅速用反应混合液将旋光管管洗涤1次后，将反应混合液装满旋光管，擦净后放入旋光仪，测定规定时间的旋光度。反应前期可2min测一次，反应速度变慢后可5 ~10min测一次，测至60min即可。3、α∞

的测量：将放入恒温水浴中加热的溶液使反应充分后拿出，冷却至室温后测定体系的旋光度。

五、实验数据记录和处理1、将实验数据记录于下表。室温：

27、1℃ 大气压：

100、816kPa 反应温度：

27、1℃ CHCl =2mol/L α∞ =---------------------------------A3、3280

10、00854B-0、0079

52、92634E-4----------------------------------RSDNP-----------------------------------0、993

30、0177412<0、0001----------------------------------ln(αt－α∞)=-kt+ln（α0－α∞）即ln(αt－α∞)=-0、00795t+3、328013．由直线斜率求出反应速率常数k（直线斜率的相反数即为速率常数k），并计算反应的半衰期t1/2。即：0、00795则速率常数：

k=7、95*10-3 min-1 半衰期：

t1/2=ln2/k=5、53 min

6、思考题1、蔗糖水解反应速率常数和哪些因素有关？与反应温度和反应活化能有关2、反应开始时，为什么将盐酸倒入蔗糖溶液，而不是相反？因为盐酸与蔗糖溶液反应是个放热的过程，盐酸的比重比蔗糖溶液的比重大，如果将蔗糖溶液倒入盐酸

中会由于热量不能及时散发而发生溶液飞溅。3、记录反应开始的时间迟点或早点，是否影响值的测定？影响值的测定九、文献参考值[H=]=1、8 mol/Lk298=

11、16*10-3 min-1 K308=

46、76*10-3 min-1 K398=1

48、8*10-3 min-1