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
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。
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∞。
蔗糖水解速率常数的测定
蔗糖水解速率常数的测定概述蔗糖（C12H22O11）是一种常见的天然糖，在生活中广泛存在于食品和饮料中。
蔗糖在人体内经过水解反应可分解成葡萄糖和果糖，进一步进行能量代谢。
测定蔗糖水解速率常数的方法，可以帮助我们了解蔗糖分解的速率规律，对于食品工业生产和代谢研究具有重要意义。
实验原理蔗糖的水解反应是一个酶催化的过程。
酶催化的反应速率可以用速率常数（k）来描述，蔗糖水解反应速率常数即反应速率与底物浓度的关系。
实验步骤1. 制备酶液1.将适量的酵母提取液溶解在含有适量蔗糖的磷酸盐缓冲液中；2.在4°C条件下冷藏24小时；3.蒸馏过滤酶液。
2. 制备底物溶液1.预先称取适量蔗糖；2.加入适量磷酸盐缓冲液溶解。
3. 反应进程的测定1.取1ml底物溶液和1ml酶液置于恒温搅拌的试管中；2.定时开始记录反应时间t，每隔一定时间取出一定量反应液；3.加入硫酸试剂停止反应，进行测定。
数据处理1. 计算蔗糖浓度由于蔗糖水解生成的产物为葡萄糖和果糖，通过测量这两种糖的含量，可以间接计算蔗糖浓度。
2. 绘制反应曲线根据所测定的实验数据，可以绘制反应曲线，用于分析蔗糖水解反应的速率变化趋势。
3. 计算速率常数根据反应曲线，可通过拟合方法计算蔗糖水解反应速率常数。
结果分析1. 反应速率与蔗糖浓度的关系通过实验数据计算得到反应速率和蔗糖浓度之间的关系，可以得到速率常数（k）的数值。
2. 反应速率与温度的关系同时进行不同温度下的蔗糖水解反应实验，根据实验数据可以分析反应速率与温度之间的关系。
3. 反应速率与酶浓度的关系调整酶液的浓度，进行蔗糖水解反应实验，分析反应速率与酶浓度之间的关系。
4. 其他因素的影响分析其他因素如pH值、底物浓度等对蔗糖水解速率常数的影响。
结论通过测定蔗糖水解速率常数的实验，可以得到蔗糖水解反应速率和蔗糖浓度、温度、酶浓度等因素之间的关系。
这些结果对于蔗糖的生产、应用以及代谢研究具有一定的指导意义。
蔗糖水解速率常数的测定
蔗糖水解速率常数的测定一、引言蔗糖是一种重要的天然产物，广泛应用于食品、化妆品、医药等领域。
蔗糖水解是制备其他产品的关键步骤，因此对蔗糖水解速率常数进行准确测定具有重要意义。
本文将介绍蔗糖水解速率常数的测定方法。
二、理论背景蔗糖水解反应为：C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6该反应为一级反应，其速率方程为：r = k[C12H22O11]其中，r为反应速率，k为速率常数，[C12H22O11]为蔗糖浓度。
三、实验步骤1. 实验器材准备：取一定量的蔗糖和适量的水，在恒温搅拌器中进行溶解；准备pH计和温度计。
2. 实验条件设置：将恒温搅拌器的温度设定在40℃左右，并保持恒温；将pH设置在5.0左右。
3. 反应开始：将适量酵母加入溶液中，并开始计时。
4. 反应过程监测：每隔一定时间，取出一定量的反应液，用酵母浸膏停止反应，然后用pH计测定溶液的pH值。
5. 数据处理：根据反应过程中蔗糖浓度和反应时间的变化关系，计算出速率常数k。
四、实验注意事项1. 实验器材要干净、无杂质，以免影响实验结果。
2. 反应过程中需要严格控制温度和pH值，以确保实验结果准确可靠。
3. 取出反应液时要注意不要污染样品或破坏反应体系。
4. 实验结束后要及时清洗器材并妥善处理废液。
五、实验结果分析通过上述实验方法可以得到蔗糖水解速率常数k的测定结果。
该结果可用于指导工业制备过程中的蔗糖水解反应控制和优化。
六、结论本文介绍了一种简单易行的蔗糖水解速率常数测定方法。
该方法具有可靠性高、精度高等优点，在工业生产中具有广泛的应用前景。
(完整版)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。
蔗糖水解反应速率常数的测定
大学化学实验II实验报告——物理化学实验学院：化工学院专业：班级：
数据处理：
反应的速率常数k=0.052
因k=0.052，有公式有半衰期为：=㏑2/k＝0.693/k =0.693/ 0.052=13.33min
问题讨论：
1、蔗糖水解反应过程中是否必须对仪器进行零点校正？为什么？
答：不是必须。
因为旋光仪由于长时间使用，精度和灵敏度变差，故需要对零点进行校正。
若
不校正会使测量值的精确度变差，甚至产生较大的误差。
本实验数据处理时，用旋光度的差值
进行作图和计算，仪器精度误差可以抵消不计，故若不进行零点较正，对结果影响不大。
2、蔗糖溶液为什么可粗略配制？
问题讨论
答：蔗糖水解为一级反应，反应物起始浓度不影响反应速度常数，又因为蔗糖浓度大用量较及
多，量值的有效数字位数较多，故不需要精确称量，只要用上皿天平称量就可以了。
误差分析
3、蔗糖的水解速率常数和哪些因素有关？
答：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。
误差分析：
由计算可得相对误差较小，实验较成功。
可能存在的误差为：
1、.以盐酸流出一半为反应开始计时，由于无法准确判断，所以导致反应时间存在误差。
2、旋光管内存在少许气泡，导致读数存在误差。
成绩：指导教师签
2013 年月日。
物理化学-实验二十四：蔗糖水解反应速率常数的测定
实验二十三 蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的1．了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系。
2．学习旋光仪的使用方法。
3．测定蔗糖在酸催化条件下的水解反应速率常数和半衰期。
二、实验原理下列反应理论上是一个三级反应。
C 12H 22O 11(蔗糖) + H 2O −−→−+O H 3C 6H 6O 6（果糖）+ C 6H 6O 6（葡萄糖） 总旋光度 t=0 C 0 0 0 0α t=t C 0-x x x α t=∞ 0 C 0 C 0 ∞α 但在低蔗糖浓度溶液中，即使蔗糖全部水解了，所消耗的水量也是十分有限的，因而H 2O 的浓度均近似为常数，而H +作为催化剂，其浓度是不变的，故上述反应变为准一级反应。
一级反应的速率方程可由下式表示：—kc dt dc= 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： 0ln c kt c= c 0为反应开始时反应物浓度。
一级反应的半衰期为： t 1/2=kk In 693.02=从上式中我们不难看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，是可以求出反应速率常数k 的。
然而反应是在不断进行的，难以直接测量反应物的浓度，所以要考虑使用间接测量方法。
因体系的旋光度与溶液中具有旋光性的物质的浓度成正比。
设0α、t α和 α∞分别表示反应在起始时刻、t 时刻和无限长时体系的旋光度。
反应在相同条件下进行，旋光度与浓度成正比，而且溶液的旋光度为各组成旋光度之和。
所以有：α0=K 反c 0 （t=0，蔗糖尚未水解） （1） α∞=K 生c 0 （t=∞，蔗糖已完全水解） （2） αt = K 反c+ K 生(c 0－c) (3） 联立（1）、（2）、(3)式可得：c 0=生反K K --∞αα0=K ′（α0－α∞）(4)c=生反K K t --∞αα= K ′（αt －α∞）(5)将（4）、（5）两式代入速率方程即得：In(αt －α∞)=－kt+In （α0－α∞）由此可见，实验中只要测出α∞、αt ，以In(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 ，进一步也可求算出反应的半衰期为t 1/2。
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。
实验一蔗糖水解反应速率常数的测定
点亮为正常。
（3）打开测量开关，数码管上应有数字显
示。
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钠光灯
↙
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电源开 →
关
光源开关
↙ ↗
测量开关
清零按钮
↙ ↖
复测按钮
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（4）洗净恒温旋光管，将管子一端旳盖
子旋紧，向管内注入蒸馏水，把玻璃片盖 好，使管内无气泡存在。再旋紧套盖，勿 使漏水。用吸水纸擦净旋光管，再用擦镜 纸将管两端旳玻璃片擦净。放入旋光仪中 盖上槽盖（试管放置时应注意标识旳位置 和方向），按清0按钮清0。
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4.α∞旳测定 将环节3剩余旳混合液转移置带塞旳
锥形瓶中，放入水浴锅近55℃旳水浴中 （注意要盖上瓶塞），恒温30min以加
速反应，然后冷却至试验温度，按上述
操作，测定其旋光度，此值即可以为是 α∞。
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5.关机 使用完毕后，依次关闭测量、光源、电
源开关。同步洗净旋光管，并装入蒸馏水。
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（三）试验环节
1. 称取10.00g蔗糖，放入50mL烧杯中，加水
溶解，转移到100ML容量瓶中，稀释定容。
2.仪器清零
(1) 向上打开WZZ － 2自动旋光仪电源开关。
(2)过约5分钟钠光灯激活后 ，向上打开光
源开关，钠光灯应亮。若钠光灯熄灭，则再
将光源开关上下反复扳动1－2次，使钠光灯
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将上述三式合并，消去K，则得 co 0 c t
将上式代入一级反应旳速率方程，则得
k 1 ln 0 t t
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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））。
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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 =α
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；[]t
D 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[]020
65.66=D 蔗α；生成物中葡
萄糖也是右旋性物质，其比旋光度[]020
5.52=D 葡α；但果糖是左旋性物质，其比旋
光度[]020
9.91-=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。
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：
当t=0时，溶液中只有蔗糖，溶液的旋光度值为：
00C k 蔗糖=α （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： ()0C k k 果葡+=∞α （2）
当t=t 时，溶液中有蔗糖、果糖和葡萄糖，此时旋光度为： ()()t t t C C k k C k -++=0果葡蔗糖α (3） 经数学处理得：
()()[]果葡蔗糖k k k C +--=∞αα00 （4）
()()[]果葡蔗糖k k k C t t +--=∞αα （5）
即得： ()()∞∞-+-=-αααα0ln ln kt t
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5ml 2mol/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. t α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
室温： 22.4C 大气压： 101.36 KPa 反应温度： 22.4C HCl C = 2 1-L mol ⋅ ∞α= -4.67
表1 蔗糖反应液所测时间与旋光度数据
()min t
4 6 8 10 1
5 20 30 40 50 60
t α 12.55 12.36 12.26 12.01 11.49 10.79 9.58 7.63 5.84 4.01
()∞-ααt ln 2.846 2.835 2.829 2.814 2.783 2.738 2.657 2.510 2.352 2.161
根据上表数据，算出相应的ln(αt -α∞)的数值计入表格，并以In(αt -α∞)对t 作图。
图1
()t
t ~ln ∞-αα
由线性拟合得到：
() 2.93779
0.01174ln +-=-∞t t αα
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
2
1t
即： 0.01174--=k
则速率常数： 1
2min 10174.1--⨯=k
半衰期： min
04.592ln 21==k t
六、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。