实验7旋光物质化学反应反应动力学研究(修改版)

《实验7旋光物质化学反应反应动力学研究(修改版)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、实验7旋光物质化学反应反应动力学研究蔗糖转化反应一、实验目的与要求：1、测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。2、了解反应物浓度与旋光度Z间的关系。3、了解旋光仪的基木原理，掌握旋光仪的止确使用。二、预习要求：1、了解用旋光仪测定蔗糖水解速率常数的原理和方法。2、简单了解旋光仪的构造和使川，了解旋光仪测定比旋光度的原理和方法。三、实验原理：反应速率只与某反应物浓度成正比的反应称为-•级反应，即dCA一寸心*……⑴式中：R是反应速率常数，C是反应物的浓度，/是时间，设为反丿应物起始浓度,积分可得:8……(2)CA=-kt

2、+InC若以lnQ对f作图，可得一直线，其斜率的绝对值即为反应速度常数入反应速度还可用半衰期來表示。若x为在/时间内已经起反应了的反应物浓度，则在t时的反应速度为:d(C")dt=k(C^-x)积分可得:当反应物浓度为起始浓度一半时，即兀二*C；时所需Z时间,1/21IlnIn20.6938……（3）称为半衰期屯2,显然,8……（4）上式说明一级反应的半衰期只决定丁反应速度常数k,Ku-U起始浓度无关。这是一•级反应的一个特点。蔗糖转化的反应方程式为:C12H220h（蔗糖）+h2o11>C6H12O6（葡萄糖）+C6H

3、12O6（果糖）此反应的反应速度与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H*的浓度有关。在催化剂H+浓度固定的条件下，这个反应木是二级反应，但山于有大量水存在，虽然有部分水分子参加反应，但在反应过程中水的浓度变化极小。因此，反应速度只与蔗糖浓度成正比。其浓度与时间的关系，符合（1）式的条件，所以此反应为一级反应。若在反应过程中的不同时间测得蔗糖的相应浓度，代入上式即可求得该反应的速度常数k.测定反应进程中某一时刻反应物或产物的浓度有两种方法：1、化学方法是在反应过程中每经过一定的时间取出部分反应混合物，并用化学的方法使其反应立即停

4、止，记录时I'可，分析此时反应混合物中产物或反应物的浓度。这种方法得到的结果比较准确，重复性较好，但操作的手续较为繁琐，有些反应让其中止比较闲难。2、物理方法是利川反应体系中反应物或产物的某些物理性质（例如导电性、旋光性、吸光、体积、压力、折光等）与物质浓度的关系，通过测量这些物理性质的变化来确立物质的浓度。用物理方法进行测量时耍满足以下条件：1、物理性质与反应物质的浓度要侑简单的线性关系，最好是正比关系。2、在反应过程中反应体系的物理性质要有明显的变化。3、不能有干扰因素。4、冇较好的测虽仪器设备。物理法的优点在于不需从

5、反应体系屮取出样品，可直接测定，它不需要停止反应而可连续迅速地进行分析，且可将物理性质变成电信号进行自动记录等。但対于那些反应中有副反应或少量杂质对所测量的物理性质影响较灵敏时将会造成较大的误差。木实验是根据反应物与生成物均含有不对称碳原了，它们都具有旋光性，但旋光能力不同这-•特点，可用体系反应过程旋光度的变化来量度反应的进程。测量旋光度所用的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液屮所含有旋光物质Z旋光能力、溶剂的性质、溶液的浓度、样品管长度、光源波长及温度等均有关系。当其它条件固定时，旋光度©与反应物浓度C呈线性关系，即：

6、a=KC8（5）式中K与物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度等冇关。物质的旋光能力用比旋光度來度量。比旋光度可用下式表示：,6Z-100［⑵；=8……（6）式中：t—实验温度。D-所用光源为钠灯D线（波长589nm）o测得的旋光度（。）o/—样站管的长度（dm）。C—浓度（克/lOOmL）o作为反应物的蔗糖是右旋性的物质，其比旋光度［Q］男=66.6°o生成物中，葡萄糖也是右旋性的物质，其比旋度［⑵联=52.5°。但果糖是左旋性物质，其比旋度［⑵亍=—91.9。o由于生成物屮果糊之左旋比匍萄糊右旋性人，所以生成物呈左旋

7、性质。因此，随着反应的进行，体系的右旋角不断减小。反应至某一瞬间，体系的旋光度可恰好等于零，而后就变成左旋，直至蔗糖完全转化，这时左旋角达到最大值％。。设体系最初的旋光度为他，则他=«反€?；（戶0,蔗糖尚未转化）8……（7）最终体系的旋光度为：久生（/=◎蔗糖完全转化）8……⑻式（7）、（8）小，K反和K牛分别为反应物与住成物之比例常数。当时间为/时，蔗糖浓度为G，此时旋光度$为：oc产K反Ca+K生（U-Q）8……（9）K-K8……(10)8……(11)8……(12)综合上面儿式可得:代入积分式(2)后，得：-a^)=

8、-kt+ln(%—aJ若以（at-aj对z作图，得一直线，其斜率为一从而求得反应的速度常数怎四、试剂与仪器：旋光仪1台超级协温水浴1台150mL锥形瓶6个25mL移液管5只50mL移液管（公用）100ml容量瓶（公用）1只100ml>筒(公用)1只500mlr口瓶（公用）3只分析纯蔗糖溶液（公用。4