旋光度法测定蔗糖转化反应的速率常数和活化能

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1、实验九旋光度法测定蔗糖转化反应的速率常数和活化能一、实验目的1.了解蔗糖转化反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。2.测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。3.了解旋光仪的构造和使用方法。二、实验原理蔗糖转化反应为:C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖为使水解反应加速，常以酸为催化剂，故反应在酸性介质中进行。由于反应+中水是大量的，可以认为整个反应中水的浓度基本是恒定的。而H是催化剂，其浓度也是固定的。所以，此反应为准一级反应。其动力学方程和半衰期公式为Cln2蔗糖,0ln=ktt1/2=Ck蔗糖CC蔗

2、糖,0,蔗糖可通过旋光仪测反应体系旋光度α来求之。α与体系中所含旋光性物质的旋光能力、浓度、溶剂的性质、样品管长度、光源波长及温度等因素有关。tα=lC[α]Dt式中，[α]为反映物质旋光能力的比旋光度，t为实验温度(℃);D为旋光仪所用D-3的钠光源波长（即589nm）;α为旋光度;l为样品管长度(m);C为浓度(kg·m)。当其它条件不变时，旋光度α与浓度C成正比。即:α=KC式中的K是一个与物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度、光源波长、温度等因素有关的常数。ttt蔗糖的比旋光度[α]=66.6、葡萄糖[α]=52.5、果糖[α]=-

3、91.9°。随水解DDD反应的进行，右旋角不断减小，最后经过零点变成左旋，直至蔗糖完全转化、左旋度达最大值α。∞C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6tC=0,蔗糖，0ttC=−,蔗糖,0xxxt=∞,0CC蔗糖，0蔗糖，0α0=KC蔗糖蔗糖，0+αEα=−KC()xKxKx+++αtE蔗糖蔗糖，0葡萄糖果糖α∞=+KCKC葡萄糖蔗糖，00果糖果糖，+αE则αt−=α0（）KKK葡萄糖+果糖−蔗糖xα∞−=α0（）KKKC葡萄糖+果糖−蔗糖蔗糖，0有α−αxt0=αα−C∞0蔗糖，0α−αx0t=即αα−C0∞蔗糖，0

4、α−αxC=0t蔗糖，0αα−0∞C蔗糖,0动力学方程ln=kt变为C蔗糖C蔗糖,0ln=ktαα−0tCC−蔗糖，00蔗糖，αα−0∞α−α0∞ln=ktαα−t∞ln(αt−=αα∞∞)−+−ktln(0α)以ln(αt−α∞)对t作图为一直线，由该直线的斜率即可求得反应速率常数k。升高温度测得另一温度下的k，代入下式kE()TT−ln2=a11kRTT112即可求出该反应的E。a三、仪器与药品1、仪器旋光仪1台;恒温旋光管1只;超级恒温槽1套;台称1台;停表1块;烧杯(250mL)1个;移液管（25mL)2支;带塞三角瓶(150mL

5、)2只。2、药品-3HCl溶液(4mol·dm);蔗糖(分析纯)。四、实验步骤1、将恒温槽调节到(25.0±0.1)℃恒温，然后在恒温旋光管中接上恒温水。2、旋光仪零点校正洗净恒温旋光管，将管子一端的盖子旋紧，向管内注入蒸馏水，把玻璃片盖好，使管内无气泡存在。再旋紧套盖，勿使漏水。用吸水纸擦净旋光管，再用擦镜纸将管两端的玻璃片擦净。放入旋光仪中盖上槽盖，打开光源，调节目镜使视野清晰，然后旋转检偏镜至观察到的三分视野暗度相等为止，记下检偏镜之旋转角α，重复操作三次，取其平均值，即为旋光仪的零点,用来校正仪器的系统误差。3、蔗糖水解过程中α的

6、测定t在用台称称取20g蔗糖置于烧杯中，加100mL蒸馏水配成溶液(若溶液混浊则需过滤)；用移液管取25mL蔗糖溶液置于100mL带塞三角瓶中，移取25mL-34mol·dmHCl溶液于另一100mL带塞三角瓶中，一起放入恒温槽内；恒温10-15min后，取出两只三角瓶，将HCl迅速倒入蔗糖中、并记时，来回倒3-4次，使之均匀后，立即用反应液荡洗旋光管2次，将反应液装满旋光管(操作同装蒸馏水相同)。装好、擦净立刻置于旋光仪中，盖上槽盖，测量不同时间t时溶液的旋光度α（荡洗和装样只能用去一半的反应液）；反应开始后2min内测t出第一个数据，

7、以后每2min读一次。20min后，反应物浓度降低、反应速率变慢，改为每5min读一次，一直测到反应时间为60min为止（测定时要迅速准确，当将三分视野暗度调节相同后，先记下时间，再读取旋光度）。期间，将剩余的另一半反应液置于50-60℃的公用水浴内温热待用。4、α的测定∞将已在50-60℃的公用水浴内温热40min的反应液取出，然后冷却至实验温度，按上述操作，在10-15min内，读取5-7个旋光度数据，如在测量误差范围内。则其平均值，可认为是。5、将恒温槽调节到(30.0±0.1)℃，按实验步骤3、4测定30.0℃时的α和α。t∞五、

8、注意事项1、装样品时，旋光管管盖旋至不漏液体即可，不要用力过猛，以免压碎玻璃片。2、在测定α时，通过加热使反应速度加快转化完全。但加热温度不要超过60∞℃，否则发生副反应（生成二糖）而使溶液变