蔗糖水解速率常数的测定实验报告

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1、蔗糖水解速率常数的测定一．实验目的：1.测定蔗糖水溶液在H+催化下转化反应的速度常数和半衰期。2.掌握旋光仪的使用。二．实验原理：蔗糖水解反应式为：蔗糖葡萄糖果糖H+是催化剂，如果无H+存在，反应速度极慢，此反应是二级反应。但由于反应时水是大量存在的，整个反应过程中水的浓度可近似为恒定，因此可视为准一级反应，反应速度方程如下：（18-1）式中CA为t时刻的蔗糖浓度，为反应速度常数。若令蔗糖起始浓度为CA.0，（18-1）式积分得：（18-2）由于蔗糖、葡萄糖和果糖都含有不对称的碳原子，它们都是旋光性物质，但它们的旋光能力各不相同，其中蔗糖

2、右旋，比旋光度，葡萄糖右旋，比旋光度，果糖左旋，比旋光度，所以随着反应的进行，物质的旋光度不断变化，由右旋逐渐变为左旋，故可利用体系在反应过程中旋光度的变化来量度反应的进程。旋光度的测量可使用旋光仪（见第2章常用仪器简介2.6.旋光仪）。当样品管长度，光波波长、温度、溶剂等其他条件都不变时，溶液旋光度α与其中旋光性物质浓度C呈线性关系。（18-3）式中比例常数K与物质的旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度等有关。旋光度只有相对含义，它因实验条件的不同会有很大的差异。物质的旋光能力可用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示：（18-4）式中：2

3、0为实验时的温度20℃；D是指所用钠光灯源D线，波长为589nm；为测得的旋光度（单位：度）；为样品管的长度（单位：厘米）；C为浓度（单位：克/mL）。设反应初始时即t=0时，蔗糖的浓度为CA，O，当时间为t时，蔗糖的浓度为CA。则（t=0，蔗糖尚未水解）(18-5)（t=∞，蔗糖完全转化)(18-6)(18-5)、（18-6）式中和分别为反应物与生成物的比例系数。而当t=t时，（18-7）由（18-5）、（18-6）、（18-7）式可以解得：（18-8)（18-9）将（18-8）、（18-9）两式代入（18-2）式，整理得：（18-10

4、）由（18-10）式可以看出，以lg(αt-α∞)对t作图为一直线，斜率，可求得反应速度常数k，半衰期也可求得。一．实验步骤：1．调节空气恒温箱温度在25℃，用蒸馏水校正旋光仪的零点，熟悉旋光仪的调节和读数。2．将蔗糖溶液、3.0mol·L-1HCl溶液、反应完毕液（为节省同学时间，相同的反应完毕液实验室已准备好。方法是室温下静置24小时以上或于50℃恒温2个小时）分别置于锥形瓶中，放在已调节到25℃的恒温槽中恒温。3．用移液管吸取已恒温的10.00mL蔗糖溶液至干燥的锥形瓶中，再用另一支移液管吸取已恒温的10.00mL3.0mol·L-

5、1HCl溶液加入其中（HCl溶液流出一半时即按下秒表开始记时）。迅速混合均匀，并用少量此溶液冲洗10cm长的样品管二次，然后将反应液充满样品管，盖好盖子并擦干样品管外部，立即将样品管放入旋光仪，调节至三分视界消失、暗度相等，先准确记下时间，再读取此时的旋光度读数。开始的20分钟内每2分钟测取一次读数，此后随着反应速度变慢，可将时间间隔逐渐适当放长，每3~5分钟测取一次读数，大约连续测量1.5小时，读数间隔时间如较长，可暂时关闭光源。4．如上法测定实验温度下反应完毕液的旋光度α∞。注意事项：1．样品管通常有10厘米和20厘米两种长度，一般选

6、用10厘米长度的，这样换算成比旋光度时较方便。但对于旋光能力较弱或溶液浓度太稀的样品，需用20厘米长的样品管。2．旋光度受温度的影响较敏感，一般来说，旋光度具有负的温度系数，其间不存在简单的线性关系，且随物质的构型不同而异，但一般均在-（0.01~0.04）度-1之间，因此，在精密测定时必须用装有恒温水夹套的样品管，恒温水由超级恒温槽循环控制。3．样品管的玻璃窗片是由光学玻璃制成的，用螺丝帽盖及橡皮垫圈拧紧时，不能拧得过紧，以不漏水为限，否则，光学玻璃会受应力而产生一种附加的偏振作用，给测量造成误差。4．配制蔗糖溶液前，应先将其经380K

7、烘干。实验结束时，应将样品管洗净，防止酸腐蚀样品管盖。同时，应将锥形瓶洗干净再干燥，以免发生碳化。一．数据记录与处理：实验温度___25℃___________气压_____1atm__________α∞_-2.25_时间αtαt-α∞lg(αt-α∞)2′56″6.608.850.9469432714′44″6.458.70.9395192536′39″6.308.550.9319661158′18″6.158.40.92427928610′08″6.008.250.91645394911′56″5.808.050.905795881

8、3′40″5.607.850.89486965715′52″5.257.50.87506126317′51″4.957.20.85733249619′50″4.807.050.84818911