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时间:2018-11-12
《旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数-实验报告》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数一、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。二、仪器与试剂WZZ-2B自动旋光仪,样品管,秒表,恒温槽,量筒,锥形瓶,蔗糖水溶液,盐酸水溶液三、实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为(蔗糖)+(葡萄糖)+(果糖)这是个二级反应。为使水解反应加速,反应常常以H+为催化剂。由于在较稀的蔗糖溶液中,水是大量的,反应达终点时,虽然有部分水分子参加了反应,但与溶质(蔗糖)浓度相比可以认为它的浓度没有改变。因此,在一定的酸度下,反应速度只与蔗糖的浓度
2、有关,所以该反应可视为一级反应(动力学中称之为准一级反应)。该反应的速度方程为:积分之后得:其中C为蔗糖溶液的浓度,k为蔗糖在该条件下的水解反应速度常数该反应的半衰期与k的关系为:蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性的物质,即都能使透过它们的偏振光的振动面旋转一定的角度,称为旋光度,以表示。其中蔗糖、葡萄糖能使偏振光的振动面按顺时针方向旋转,为右旋光性物质,旋光度为正值。而果糖能使偏振光的振动面按逆时针方向旋转,为左旋光性物质,旋光度为负值。反应进程中,溶液的旋光度变化情况如下:当反应开始时,t=0,溶液只有蔗糖的右旋,旋光度为正值,随着反应的进行,蔗糖溶液减少,葡萄糖和果糖浓度增大,由
3、于果糖的左旋能力强于葡萄糖的右旋。整体来说,溶液的旋光度随着时间而减少。当反应进行完全时,蔗糖溶液为零,溶液中只有葡萄糖和果糖,这时,溶液的旋光度为负值。可见,反应过程中物质浓度的变化可以用旋光度来代替表示。(α—α)=+(α—α)从上式可见,以(α—α)对t作图,可得一直线,由直线斜率可求得速度常数k。四、实验步骤1、旋光仪的零点校正开启旋光仪,按下“光源”和“测量”,预热10分钟。蒸馏水为非旋光物质,可以用来校正旋光仪的零点。校正时候先洗净样品管,将管的一端加上盖子,并由另一端加满蒸馏水,盖上玻璃盖和套盖,玻璃片紧挨着旋光管,管内不应该有气泡。用吸滤纸把管外的水擦干,放入旋光
4、仪的光路中,之后清零。2、反应过程的旋光度的测定把恒温水浴调到50℃。取出锥形瓶蔗糖溶液25ml,盐酸溶液25ml3,把盐酸倒入蔗糖中,混合均匀。用该溶液润洗旋光仪之后,加入该溶液进入旋光管,测量各时间的旋光度。从旋光度最大时开始记录,每隔五分钟记录一次,记录40分钟。2、α的测量把混合液放入50℃恒温水浴中加热至四十分钟之后,取出冷却到室内温度,润洗旋光管,测量旋光度。五、实验数据记录与处理0510152025303540α10.1259.1658.2507.3606.5055.6804.8554.0203.235(α—α)2.6452.5742.5022.4262.3482.
5、2652.1762.0761.973α∞的平均值为:-3.955旋光度与时间的关系旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数由Ln(α-α∞)~t直线y=-0.0168x+2.6618可求得:蔗糖的转化反应速率K=0.0168半衰期:t===41.25min七、思考题31.实验中,为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点?在蔗糖转化反应过程中,所测的旋光度α是否需要零点校正?为什么? 答:因为蒸馏水无旋光性,可以消除旋光仪的系统误差;实验中,所测的旋光度α可以不校正零点,因α-α∞,已将系统的零点误差消除掉。2.蔗糖溶液为什么可粗略配制? 答:初始浓度对于数据影响不大。速率常数K与温度和催化剂的浓
6、度有关,实验测定反应速率常数k,以(α—α)对t作图,由所得直线的斜率求出反应速率常数k,与初始浓度无关3.蔗糖的转化速度和哪些因素有关? 答:温度,催化剂得浓度、种类等。4.溶液的旋光度与哪些因素有关? 答: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。5.反应开始时,为什么将盐酸溶液倒入蔗糖溶液中,而不是相反?答:因为盐酸是作为催化剂。若把蔗糖倒入盐酸当中,会导致反应液中盐酸的浓度过大,使得蔗糖在还没检测的时候就反应完全,使实验存在很大误差。若那盐酸倒入蔗糖溶液中,可以避免这种事情发生,最大地降低了误差的出现。八、实验结果与讨论
7、:本实验测得蔗糖的转化反应速率K=0.0168,半衰期为41.25min,测得的旋光度变化趋势是从大到小,最终出现负值。证明果糖的旋光度为负值,并在数值上大于葡萄糖的旋光度值。而最终的旋光度几乎不变,这说明反应几乎已经达到极限。通过该实验,了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系,同时明白旋光仪的基本原理,掌握旋光仪的正确使用方法。3
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