旋光法測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)-實驗報告

1、（六）旋光法測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)、目的要求1、測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)和半衰期。2、了解該反應(yīng)的反應(yīng)物濃度與旋光度之間的關(guān)系。3、了解旋光儀的基本原理，掌握旋光儀的正確使用方法。、儀器與試劑WZZ-2B自動旋光儀，樣品管，秒表，恒溫槽，量筒，錐形瓶，蔗糖水溶液，鹽酸水溶液三、實驗原理 蔗糖在水中水解成葡萄糖與果糖的反應(yīng)為C12H22O11 （蔗糖）+ H20|_| I C6H12O6 （葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）為使水解反應(yīng)加速，反應(yīng)常常以 H+為催化劑。由于在較稀的蔗糖溶液中,水是大量的，反應(yīng)達終點時，雖然有部分水分子參加了反應(yīng)，但與溶質(zhì)（蔗糖） 濃度相比可以認為它的濃度沒有

2、改變。 因此，在一定的酸度下，反應(yīng)速度只與蔗糖的濃度有關(guān)，所以該反應(yīng)可視為一級反應(yīng)（動力學中稱之為準一級反應(yīng)）。該 反應(yīng)的速度方程為：dC/dt = kC其中C為蔗糖溶液的濃度，k為蔗糖在該條件下的水解反應(yīng)速度常數(shù) 該反應(yīng)的半衰期與k的關(guān)系為：t1/2 = In2k蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性的物質(zhì)，即都能使透過它們的偏振光的振動面旋轉(zhuǎn)一定的角度，稱為旋光度，以表示。其中蔗糖、葡萄糖能使偏振光的振動面按順時針方向旋轉(zhuǎn)，為右旋光性物質(zhì)，旋光度為正值。而果糖能使偏振光 的振動面按逆時針方向旋轉(zhuǎn)，為左旋光性物質(zhì)，旋光度為負值。反應(yīng)進程中，溶液的旋光度變化情況如下:當反應(yīng)開始時，t=0，溶液只有蔗糖的

3、右旋，旋光度為正值，隨著反應(yīng)的進行，蔗糖溶液減少，葡萄糖和果糖濃度增大，由于果糖的左旋能力強于葡萄 糖的右旋。整體來說，溶液的旋光度隨著時間而減少。當反應(yīng)進行完全時，蔗糖 溶液為零，溶液中只有葡萄糖和果糖，這時，溶液的旋光度為負值?？梢?，反應(yīng) 過程中物質(zhì)濃度的變化可以用旋光度來代替表示。In(0 t I)= k t + In (厲 0丨)從上式可見，以In ( a t 陸ro )對t作圖，可得一直線，由直線斜率可求 得速度常數(shù)k。四、實驗步驟1從烘箱中取出錐形瓶。恒溫槽調(diào)至 55C。2、開啟旋光儀，按下“光源”和“測量”。預熱10分鐘后，洗凈樣品管, 然后在樣品管中裝人蒸餾水，測量蒸餾水的旋光

4、度，之后清零。3、量取蔗糖和鹽酸溶液各30毫升至干凈干燥的錐形瓶，鹽酸倒入蔗糖中， 搖勻，然后迅速用此溶液洗涮樣品管 3次，再裝滿樣品管，放入旋光儀中，開始記時。將錐形瓶放入恒溫槽中加熱，待 30分鐘后取出，冷卻至室溫。4、記時至2分鐘時，按動“復測”，記錄。如此，每隔2分鐘測量一次，直 至30分鐘(注意：數(shù)值為正值時使用“ +復測”，數(shù)值為負值時使用“-復測”)。5、倒去樣品管中的溶液，用加熱過的溶液洗涮樣品管 3次，再裝滿樣品管, 測其旋光值，共測5次，求平均值。五、實驗數(shù)據(jù)記錄室溫大氣壓實驗前實驗后時間/min.246810121416a t/度時間/min.18202224262830

5、a t/度a 8 =ax的平均值為六、數(shù)據(jù)處理t2468101214a8-0. 593-0. 593-0. 593-0. 593-0. 593a t/度Ln (a t -a8)1618202224262830-0. 593-0. 593-0. 593-0. 593-0. 593-0. 593-0. 593-0. 593旋光法測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)4.0003.5003.0002.5002.0001.5001.0000.5000.000-0.500y = -0.1182X + 4.0087 於=0.9758IIIIy = -0.0662X + 1.4062匕代=0.350451015*202

6、53035t/min4 a t-t Ln (a t - a8)線性(a t-t)線性(Ln (at-ao)線性(a t-t)線性(Ln (at -a)由Ln ( at -oo)t直線y = +可求得:蔗糖的轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率K=In2k0.693k七、思考題1.實驗中，為什么用蒸餾水來校正旋光儀的零點在蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中，所測 的旋光度a t是否需要零點校正為什么答：蒸餾水無旋光性，消除旋光儀的系統(tǒng)誤差；實驗中，所測的旋光度at可以不校正零點，因a t- ao，已將系統(tǒng)的零點誤差消除掉。2.蔗糖溶液為什么可粗略配制答：初始濃度對于數(shù)據(jù)影響不大。速率常數(shù)K與溫度和催化劑的濃度有關(guān)，實驗 測定反應(yīng)速率常

7、數(shù)k,以ln(a t- a8 )對t作圖，由所得直線的斜率求出反應(yīng)速率常數(shù)k,與初始濃度無關(guān)3.蔗糖的轉(zhuǎn)化速度和哪些因素有關(guān)答：溫度，催化劑得濃度、種類等。4. 溶液的旋光度與哪些因素有關(guān)答：溶液的旋光度與溶液中所含旋光物質(zhì)的種類、 濃度、溶劑的性質(zhì)、 液層厚度、 光源波長及溫度等因素有關(guān)。5. 反應(yīng)開始時，為什么將鹽酸溶液倒入蔗糖溶液中，而不是相反 答：因為鹽酸是作為催化劑。若把蔗糖倒入鹽酸當中，會導致反應(yīng)液中鹽酸的濃度過大，使得蔗糖在還沒檢測的時候就反應(yīng)完全，使實驗存在很大誤差。若 那鹽酸倒入蔗糖溶液中，可以避免這種事情發(fā)生，最大地降低了誤差的出現(xiàn)。八、 實驗結(jié)果與討論：本實驗測得蔗糖的轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率 K= ,半衰期為，測得的旋光度變化趨勢是從 大到小，最終出現(xiàn)負