27 李雅萍 一级反应速率常数的测定——蔗糖的转化

学号：2001214140127

基础物理化学实验报告

实验名称：一级反应速度常数的测定—蔗糖的转化

＿＿12药学＿班级1组号：2

实验人姓名：李雅萍

同组人姓名：彭艳，廖车梅

指导老师：周崇松

实验日期：2014/6/6

湘南学院化学与生命科学系

一、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。

4、掌握旋光法仪的使用和校正方法，实验数据的作图处理方法。

二、实验原理

蔗糖转化的反应方程式为

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。此反应本是二级反应，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，此反应可视为假一级反应，反应速率只与蔗糖浓度成正比。

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。在其它条件固定时，旋光度α与反应物浓度有直线关系，即：

α = KC (17.1)

式中的比例常数K与物质的旋光能力、溶液性质、溶液厚度、温度

等均有关。

在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质,比旋光度

，产物中的葡萄糖也是右旋性物质，，但产物中的果

糖是左旋性物质，，因此随着水解作用的进行，右旋角不断减小，最后经过零点变成左旋，并且溶液的旋光度为各组成的旋光度之和。若反应时间为0，t，∞时溶液的旋光度分别用表示。则: α0=K反C0 (17.2)

αt=K生C∞ (17.3)

式中，K反和K生分别为反应物与生成物的比例常数，C0 为作用物的最初浓度，C∞ 是生成物最终之浓度，当t=t 时，蔗糖的浓度为C，旋光度为αt ：

(17.4)

由式(17.2)、(17.3)和(17.4)得

························(17.5)

·························(17.6)

将式(17.5)和(17.6)代入一级反应的积分式，可得：

(17.7)

即：

···························(17.8) 若以log(αt-α∞)对t作图，从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=ln2/k。

四、实验步骤：

1．控制恒温水浴的温度恒定，开启旋光仪预热半小时。

2．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，使管内无气泡存在（旋光管的结构如图17.1 所示）。再旋紧套盖，勿使漏水。管中如有气泡，可赶至胖肚部分。用吸水纸擦净旋光管，再用擦镜纸将管两端的玻璃片擦净。将旋光管放置到旋光仪中进行零点校正。旋光仪的使用方法详见本丛书第一分册仪器部分。

图17.1 旋光管的构造

1 螺丝帽盖

2 橡皮垫圈

3 玻璃窗片

4 样品管

3．旋光度的测定。称取12.5g 的蔗糖溶于50 ml 蒸馏水中，若溶

液浑浊应过滤。用移液管各取溶液和蔗糖溶液25 ml，分别置于100 ml 的锥形瓶中，放入恒温水浴恒温10 分钟后取出，将H2SO4溶液倒入蔗糖中振荡（开始记时），立即倒回盛H2SO4 溶液的瓶中，再振荡。同时用此混合液少许，洗旋光管2～3次后，装满旋光管。用滤纸或毛巾擦净管外的溶液后，尽快放入旋光仪中进行观察测量。每测好一次旋光角后，立即将旋光管放入恒温水浴中恒温。 4．测量不同时间t时溶液的旋光度αt。由于αt随时间不断地改变，

因此找平衡点和读数均要熟练迅速。寻找到平衡点立即记下时间t，再读取旋光角αt。为了多读一些数据，以清除一些偶然误差，在开始15分钟内最好每分钟记录一次读数，以后测量的时间间隔可适当加长，一直测到旋光角由右旋变到左旋为止。

5．α∞的测定。将上述剩余的蔗糖和硫酸的等体积混合液置于55～65 ℃水浴上温热1小时以上，然后冷却至原实验温度，再测此溶液的旋光度，即为α∞值。

6．将恒温槽调节到另一温度恒温，按实验步骤3、4、5测定该温度时的体系的旋光度随反应时间的关系。

五、实验数据记录和处理

温度：26℃

原始数据

实验数据记录及其处理

（1）a∞=－2.65

斜率=－0.0119

速率常数k =0.0274

（2）截距=1.2406 Log(a0-a∞)=截距a0-a∞=17.4020 则a0=14.7520

当t=5 min时，k=0.0344；当t=10min 时，k=0.03158；

当t=15min时，k=0.02675；当t=20min时，k=0.02479；

当t=30min时，k=0.0233；当t=50min 时，k=0.02378；

当t=75min 时，k=0.02989

k 的平均值=0.02778 （3）半衰期= k

6931

.0=24.95min