蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、蔗糖水解反應(yīng)速度常數(shù)測(cè)定報(bào)告人：同組人：實(shí)驗(yàn)時(shí)間2014年05月21日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.根據(jù)物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)研究蔗糖水解反應(yīng)，測(cè)定其反應(yīng)速度常數(shù)。2了解旋光儀的基本原理、掌握使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理蔗糖在水中水解成葡萄糖與果糖的反應(yīng)為:C12H22O11H2O H > C6H12O6C6H12O6蔗糖葡萄糖 果糖為使水解反應(yīng)加速，反應(yīng)常常以H30+作催化劑，故在酸性介質(zhì)中進(jìn)行。水解反應(yīng)中水是大量的，反應(yīng)達(dá)終點(diǎn)時(shí)雖有部分水分子參加反應(yīng)， 但與溶質(zhì)濃度相比可認(rèn)為它的濃度沒有改變,故此反應(yīng)可視為一級(jí)反應(yīng)，其動(dòng)力學(xué)方程式為:dckcdt1cok 2t c(7-1)(7-2)式中：Co為反應(yīng)開始時(shí)蔗糖的

2、濃度，c為時(shí)間t時(shí)蔗糖的濃度。當(dāng)c = Co/2時(shí)，t可用ti/2表示，即為反應(yīng)的半衰期。t 士L1/ 2k上式說明一級(jí)反應(yīng)的半衰期只決定于反應(yīng)速度常數(shù)(7-3)k而與反應(yīng)物起始濃度無關(guān)，這是級(jí)反應(yīng)的一個(gè)特點(diǎn)。蔗糖及其水解產(chǎn)物均為旋光物質(zhì)。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行時(shí),如以一束偏振光通過溶液則可觀察到所以偏振面將由右邊旋向左邊。偏振面的轉(zhuǎn)移。蔗糖是右旋的，水解的混合物中有左旋的,偏振面的轉(zhuǎn)移角度稱之為旋光度，以表示。因此可利用體系在反應(yīng)過程中旋光度的改變來液層厚度、光源的波量度反應(yīng)的進(jìn)程。溶液的旋光度與溶液中所含旋光物質(zhì)的種類、濃度、 長(zhǎng)以及反應(yīng)時(shí)的溫度等因素有關(guān)。為了比較各種物質(zhì)的旋光能力引入比旋光度這一概

3、念并以下式表示(7-4)式中,t為實(shí)驗(yàn)時(shí)的溫度；D為所用光源的波長(zhǎng)，：為旋光度，1為液層厚度（常以10 cm為單位）；c為濃度（常用100mL溶液中溶有m克物質(zhì)來表示），式可寫成：l m/100D lc(7-7)(7-5)由（7-5）式可以看出，當(dāng)其他條件不變時(shí)，旋光度:.與反應(yīng)物濃度成正比，即:-=Kc（ 7-6）式中K是與物質(zhì)的旋光能力、溶液層厚度、溶劑性質(zhì)、光源的波長(zhǎng)、反應(yīng)時(shí)的溫度等有關(guān)系的常數(shù)。蔗糖是右旋性物質(zhì)（比旋光度 :； =20，產(chǎn)物中葡萄糖也是右旋性物質(zhì)（比旋光度:D0 =52.5 ）果糖是左旋性物質(zhì)（比旋光度D° =-91.9 ），因此當(dāng)水解反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，右旋角不斷減

4、小，當(dāng)反應(yīng)終了時(shí)體系變成左旋。因?yàn)樯鲜稣崽撬夥磻?yīng)中，反應(yīng)物與生成物都具有旋光性。旋光度與濃度成正比且溶液的旋光度為各組成旋光度之和（加合性）。若反應(yīng)時(shí)間為 0、t、g時(shí)溶液的旋光度各為_：詁，：,，：，則可導(dǎo)出:由（7-8）式可以看出如以可改寫為l n (t 工護(hù)-ktlro(Y二)(7-8)ln- 對(duì)t作圖可得一直線，由直線的斜率即可求得反應(yīng)速度常數(shù)k 。本實(shí)驗(yàn)就是用旋光儀測(cè)定：、，：:值、通過作圖由截距可得到：'0容量瓶（50 mL） 1個(gè);恒溫槽1套；移液管（25 mL） 2支;2 mol L HCI 溶液；三、儀器和試劑旋光儀1臺(tái)；旋光管（帶有恒溫水外套）1支；錐形瓶（100

5、mL） 2個(gè)；燒杯（100mL、500 mL）各 1 個(gè);蔗糖（分析純）。四、操作步驟1.將恒溫槽調(diào)節(jié)到 60C恒溫，然后將旋光管的外套接上恒溫水。2 旋光儀零點(diǎn)的校正洗凈旋光管各部分零件，將旋光管一端的蓋子旋緊，向管內(nèi)注入蒸餾水，取玻璃蓋片沿管口輕輕推入，蓋好后再旋緊套蓋（操作時(shí)不要用力過猛，以免壓碎玻璃片。）,勿使其漏水或有氣泡產(chǎn)生。用濾紙或干布擦凈旋光管兩端玻璃片，并放入旋光儀中，蓋上槽蓋，遮上黑 布，打開旋光儀電源開關(guān)，調(diào)節(jié)目鏡使視野清晰，然后旋轉(zhuǎn)檢偏鏡，使在視野中能觀察到明暗相等的三分視野為止（注意：在暗視野下進(jìn)行測(cè)定），記下刻度盤讀數(shù)，重復(fù)操作三次，取其平均值此即為旋光儀的零點(diǎn)。測(cè)

6、畢取出旋光管，倒出蒸餾水。3 .蔗糖水解過程中:t的測(cè)定稱取10g蔗糖溶于蒸餾水中，用 50mL容量瓶配制成溶液。如溶液混濁，需進(jìn)行過濾。用移液管取25 mL蔗糖溶液和50mL2mol LJ HCI溶液分別注人兩個(gè) 100mL干燥的錐形瓶 中，并將此二錐形瓶同時(shí)置于恒溫槽中恒溫1015分鐘。待恒溫后取25 mL 2 mol LJHCI溶液加到蔗糖溶液的錐形瓶中混合，并在HCI溶液加人一半時(shí)開動(dòng)停表作為反應(yīng)的開始時(shí)刻，不斷振蕩搖動(dòng)，迅速取少量混合液清洗旋光管二次，然后將此混合液注滿旋光管，蓋好玻璃片旋緊套蓋（檢查是否漏氣，有氣泡）擦凈旋光管兩端玻璃片，立刻置于旋光儀中蓋上 槽蓋和黑布。測(cè)量各時(shí)間

7、t時(shí)溶液的旋光度:t,測(cè)定時(shí)要迅速準(zhǔn)確。 當(dāng)三分視野暗度調(diào)節(jié)相 同后，先記下時(shí)間再讀取旋光度數(shù)值。可在測(cè)定第一個(gè)旋光度數(shù)值之后的5、10、15、20、30、50、75和100分鐘各測(cè)一次。4.二：的測(cè)定為了得到反應(yīng)終了時(shí)的旋光度:,將步驟3中的混合液保留好，48小時(shí)后重新恒溫觀測(cè)其旋光度，此值即為 亠:。也可將剩余的混合液置于60C左右的水浴中溫?zé)?30分鐘，以加速水解反應(yīng)，然后冷卻至實(shí)驗(yàn)溫度。按上述操作，測(cè)其旋光度，此值即可認(rèn)為是：-o需要注意的是測(cè)到 30分鐘后，每次測(cè)量間隔時(shí)應(yīng)將鈉光燈熄滅，以免因長(zhǎng)期過熱使用而損壞，但下一次測(cè)量之前提前10分鐘打開鈉光燈，使光源穩(wěn)定。另外，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)立

8、刻將旋光管洗凈擦干，防止酸對(duì)旋光管腐蝕。五、數(shù)據(jù)記錄與處理室 溫：25 C,大氣壓：760 mmHg實(shí)驗(yàn)溫度：25 C；鹽酸濃度：2 md/l;儀器零點(diǎn)：-0.00 0反應(yīng)時(shí)間/min510.802.6741010.202.632159.702.595209.002.542307.702.434455.902.262653.952.035901.901.723-3.71、以k阿對(duì)t作圖由斜率得：k=0.01312ta2半衰期：-'=52.831mi n六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1 蔗糖在配制溶液前，需先經(jīng)100 C干燥12小時(shí)。2.在測(cè)量蔗糖水解速度前，應(yīng)熟練的使用旋光儀，以保證在測(cè)量時(shí)能正確準(zhǔn)確的讀數(shù)。