实验十六 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数

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1、深圳大学实验报告课程名称：物理化学实验（2）实验项目名称：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数学院：化学与化工学院专业：指导教师：报告人：学号：班级：实验时间：2012.12.07实验报告提交时间：2012.12.24教务部制Ⅰ、目的要求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。Ⅱ、实验仪器与实验试剂WZZ-2B自动旋光仪样品管秒表恒温槽量筒锥形瓶蔗糖20克/100ML盐酸3NⅢ、实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖的反应为：C12H22O11+H

2、2O→C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6（果糖）为使水解反应加速，反应常数以H3O+为催化剂，故在酸性介质中进行水解反应中。在水大量存在的条件下，反应达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度相比认为它的浓度没有改变，故此反应可视为一级反应，其动力学方程式为：LnC=-kt+LnC0式中：C为反应开始时蔗糖的浓度；C0为t时间时的蔗糖的浓度。当C=1/2C0时，t可用t1/2表示，即为反应的半衰期。   t1/2=Ln2/k上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速率常数k，而与起始无关，这是一级反应的一个特点。蔗糖及其水解产物

3、均为旋光物质，当反应进行时，如测定体系的旋光度的改变就可以量度反应的进程。而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、光源波长及反应温度等因素有关。为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光度[α]这一概念，并表示为：[α]D=α*100/(L*C)式中：t为实验时温度；D为实验温度为20℃，所用钠灯光源D线，波长589nm，α为旋光度；L为液层厚度（dm）；C为浓度（g*100mL-1），当其他条件不变时，即：α=βCβ在一定条件下是一常数。蔗糖[α]=66.5°,葡萄糖[α]=52.0°，果糖[α]=-91.9°，式中整

4、个反应过程中，旋光度由右旋向左旋变化（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），且当温度及测定条件一定时，其旋光度与反应物浓度有下列关系：反应时间为0时:   α0=β反C0反应时间为t时:    αt=β反C+β生（C0-C）反应时间为∞时:  α∞=β生C0式中α0、αt、α∞为反应时间为0、t、∞时的溶液的旋光度。联立以上三式：Ln(αt-α∞)=-kt+Ln(α0-α∞)整理即为：Ln(αt-α∞)-Ln(α0-α∞)=-kt由上式可以看出，以Ln(αt-α∞)对t作图可得一直线，由截距可得到α0值,由

5、直线斜率即可求得反应速度常数k。Ⅳ、实验步骤1、从烘箱中取出锥形瓶。恒温槽调至55℃。2、开启旋光仪电源。按下“光源”和“测量”。预热10分钟后，洗净样品管，然后在样品管中装人蒸馏水，测量蒸馏水的旋光度，之后清零。3、量取蔗糖和盐酸溶液各50毫升至干净干燥的锥形瓶，盐酸倒入蔗糖中，摇匀，然后迅速用此溶液洗涮样品管3次，再装满样品管，放入旋光仪中，开始记时。将锥形瓶放入恒温槽中加热，待30分钟后取出，冷却至室温。4、记时至2分钟时，按动“复测”，记录。如此，每隔2分钟测量一次，直至30分钟（注意：数值为正值时使用“+复测”，数值为负值时

6、使用“-复测”）。5、倒去样品管中的溶液，用加热过的溶液洗涮样品管3次，再装满样品管，测其旋光值，共测5次，求平均值。6、实验结束，洗净量筒和锥形瓶，放入烘箱中干燥。严格洗净样品管，注入蒸馏水，放入旋光仪。Ⅴ、实验数据记录实验室温度：22.8℃压强：101.59kPaαo＝ ＋1.460α∞＝ －0.380 、－0.380、－0.385 、－0.385、－0.385。α∞平均=－0.383时间/min.24681012141618αt/度＋7.660＋7.485＋7.205＋6.885＋6.615＋6.255＋5.970＋5.650＋

7、5.330时间/min.202224262830αt/度＋5.015＋4.740＋4.425＋4.110＋3.795＋3.525＋3.210ⅤI、实验数据处理与分析由Excel文件，填入t、αt和α∞数据，计算Ln（αt-α∞），作αt～t曲线和Ln（αt-α∞）～t直线，由Ln（αt-α∞）～t直线的斜率求出速率常数k，进而求出反应的半衰期t1/2，数据及图表如下所示：时间/min.旋光度αtLn(αt-α∞)平衡旋光度α∞　27.6602.0848α∞１-0.38047.4852.0628α∞２-0.38067.2052.0266

8、α∞３-0.38586.8851.9835α∞４-0.385106.6151.9456α∞５-0.385126.2551.8928α∞平均-0.383145.9701.8489　直线斜率165.6501.7972　-0.