实验四 蔗糖水解.pdf

《实验四 蔗糖水解.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、湖南工学院教案用纸P1实验五蔗糖水解（4学时）一、实验目的1.测定蔗糖转化的反应速率常数和半衰期。2.了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确操作技术。二、实验原理反应速率与反应物的浓度成正比的反应称为一级反应，即：−dCA/dt=kCA（1）式中k为反应速率常数，CA为时间t时反应物A的浓度，积分可得：lnC0A=－kt+lnCA（2）01CAtln（3）kCA00式中C为反应开始时A的浓度，当C=1/2C时，反应的半衰期为：AAAln2t（4）1/2k一级反应的半衰期只决定于反应速率常数，而与起始浓度无关，这是一级反应的特点之一。蔗糖转化的方程式为：C12H22O11+

2、H2O=C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖)（右旋）（右旋）（左旋）+蔗糖转化在纯水中反应极慢，通常需在H的催化作用下进行。在催化剂固定的条件下，这个反应本是二级反应。但反应时水是大量存在的，尽管部分水参与反应，但在反应过程中水的浓度变化极小，可以近似认为水在整个反应过程中的浓度是恒定的。因此，反应速率只与蔗糖的浓度成正比，浓度与时间的关系符合（1）式，为准一级反应。蔗糖及其转化物都含有不对称碳原子，他们都具有旋光性，但是他们的旋光能力不同，故可以利用系统在反应过程中旋光度的变化量来度量反应的进程。测物质旋光度所用的仪器称为旋光仪，测得旋光度的大小与溶液中所含旋光

3、物质的旋光能力，溶剂性质，溶液的浓度，样品管的长度，光源波长及温度均有湖南工学院教案用纸P2关系，当其它条件一定时，旋光度α与反应物的浓度C有直线关系，即：α=KC（5）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。20实验中蔗糖为右旋物质，比旋光度=+66.6°，生成物葡萄糖也是右旋D2020物质，其比旋光度=+52.5°，但果糖是左旋物质，其比旋光度=-91.9°，DD由于生成物中果糖的左旋光性比葡萄糖的右旋光性大，所以生成物呈现左旋光性。随着反应的进行，到某一瞬间，系统的旋光度为零，以后就变成左旋，直到蔗糖完全转化，这时左旋角达到最

4、大值α∞。最初的旋光度为α00=K反CA(t=0时，蔗糖尚未转化)（6）最后的旋光度为α0∞=K生CA(t=∞时，蔗糖完全转化)（7）式中K0反、K生分别为（6）式与（7）式的比例常数。CA为反映物质的最初浓度，亦即生成物最后浓度。当时间为t时蔗糖浓度为，此时旋光度αt为α0t=K反CA+K生（CA-CA）（8）(6)、(7)、(8)式联立得：00CK（）（9）A0KK反生0tCK（）（10）AtKK反生将（9）、（10）两式代入（2）得：ln（）ktln（）（11）t0以ln（αt-α∞）对t作图，从其斜率可

5、得反应速率常数k及半衰期t1/2。三、仪器和试剂1.仪器：WZZ—3自动旋光仪一台，秒表一块，50mL容量瓶1个，100mL具塞锥形瓶1个，100mL烧杯1个，25mL移液管1支。湖南工学院教案用纸P32.试剂：蔗糖（分析纯），4mol/LHCl(视室温情况而定)。四、实验步骤1.参阅附录一，了解并熟悉旋光仪的构造原理及使用方法。2.旋光仪零点的校正蒸馏水为非旋光物质，用其校正仪器的零点（α=0时仪器的对应刻度）。先洗净样品管，将管的一端的盖子旋上，并在管内灌满蒸馏水，使液体形成凸液面，在样品管另一端加上盖子，此时管内不应有气泡存在。旋上套盖，使玻璃片紧贴于水面，勿使漏水。旋

6、盖不宜太紧，旋拧盖子时用力不应太猛以免玻璃破碎。用滤纸将样品管外擦干，玻璃片用镜头纸擦净，样品管不能漏水。将样品管放入旋光仪。3.溶液的配制用粗天平称取10g蔗糖于100mL烧杯中，用少量蒸馏水溶解后，倒入50mL容量瓶中并稀释到50mL。4.旋光度的测定用25mL移液管吸取25mL蔗糖溶液倒入干燥的100mL锥形瓶中，用25mL移液管吸取4mol/LHCl25mL加入蔗糖溶液中并混合均匀。应注意要在HCl溶液由移液管流出一半时开始记录时间，标志反应开始。用待测溶液荡洗旋光管3次，然后将反应液装满样品管，盖好旋盖并擦净，立刻放进旋光仪内，测量各时间的旋光度，第一个数据要求在离

7、开反应起始时间4～5分钟内，记录时间和旋光度。为了多读一些数据，以消除偶然误差，在反应开始的10分钟内每分钟读数一次，从10分钟后，每二分钟测量一次。从20分钟以后每5分钟读数一次，从30分钟起每10分钟读一次，从50分钟起，每15分钟读一次。每次测完旋光度后，打开盖，把样品管从旋光仪中取出，放在实验台上，测下一个数据之前再把旋光管放进旋光仪内(保证样品温度尽可能不升高)。如读数相差不大可停止读数。5．α∞的测定理论上将溶液放置48小时反应完全，在相同温度下，测定溶液的旋光度即为α∞。为了缩短时间，实验