实验四旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 .ppt

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1、化学基础实验物理化学部分实验四：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数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.了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。实验目的实验原理蔗糖转化反应为:C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖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，此反应可视为假一级反应。其动力学方程为k为反应速率常数;C为时间t时的反应物浓度反应的半衰期实验原理蔗糖及水解产物均为旋光性物质。但它们的旋光

2、能力不同，故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来衡量反应的进程。为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光度的概念。比旋光度可用下式表示t为实验温度(℃);D为光源波长;α为旋光度;l为液层厚度(m);C为浓度(kg·m-3)。当其它条件不变时，旋光度α与浓度C成正比。实验原理在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质,其比旋光度［α］20D=66.6°。产物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度［α］20D=52.5°；而产物中的果糖则是左旋性物质，其比旋光度［α］20D=-91.9°。因此，随着水解反应的进行，右旋角不断减小，最后经过零点变成左旋

3、。旋光度与浓度成正比，并且溶液的旋光度为各组成的旋光度之和。实验原理t=K反C+K生（C0-C）0=K反C0∞=K生C0若反应时间为0，t，∞时溶液的旋光度分别用α0，αt，α∞表示。则:实验原理以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。进而可求得半衰期t1/2ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞)实验原理仪器与药品1.仪器旋光仪（WZZ－2A2B自动旋光仪）;旋光管;恒温槽;台称;停表;烧杯;移液管(量筒）;2.药品HCl溶液(4mol·dm-3);蔗糖(分析纯)。1.旋光仪零点的校正：旋光管内

4、注入蒸馏水，使管内无气泡存在。旋紧套盖，勿使漏水。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。实验步骤2.蔗糖水解过程中αt的测定用台称称取10g蔗糖，放入100mL烧杯中，加入50mL蒸馏水配成溶液。用移液管取25mL蔗糖溶液置于100mL烧杯中。移取25mL4mol·dm-3HCl溶液迅速倒入蔗糖中，并且在加入一半HCl时开始记时，将混合液装满旋光管。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αt。每

5、隔一分钟，读取一次旋光度，测定45分钟。实验步骤3.α∞的测定：将剩余的25mL蔗糖溶液与25mL4mol·dm-3HCl溶液混合，置于50℃的恒温槽中，恒温40min以加速反应，然后冷却至实验温度，按上述操作，测定其旋光度，此值即可认为是α∞实验步骤1．将仪器电源插头插入220V交流电源，（要求使用交流电子稳压器1KVA），并将接地可靠接地。2．向上打开电源开关，这时钠光灯的交流工作状态下起辉，经5分钟钠光灯激活后，钠光灯才发光稳定。3.向上打开光源开关，（若光源开并扳上后，钠光灯熄灭，则再将光源开关上下重复扳动1到2次，使钠光灯在直流下点亮

6、，为正常）。WZZ－2B自动旋光仪操作方法：4.打开测量开关，这时数码管应有数字显示。5.将装有蒸馏水或其它空白溶剂的试管放入样品室，盖上箱盖，待示数稳定后，按清零按钮。试管中若有气泡，应先让气泡浮在凸颈处；通光面两端的雾状水滴，应用软布揩干试管螺帽不宜旋得过紧，以免产生应为，影响读数。试管安放时应注意标记的位置和方向WZZ－2B自动旋光仪操作方法：数据处理将实验数据记录于下表温度:;盐酸浓度：;α∞:1.以ln(αt-α∞)对t作图，由所得直线的斜率求出反应速率常数k。2.计算蔗糖转化反应的半衰期t1/2。思考问题1.实验中，为什么用蒸馏水来

7、校正旋光仪的零点?在蔗糖转化反应过程中，所测的旋光度αt是否需要零点校正?为什么?2.蔗糖溶液为什么可粗略配制?3.蔗糖的转化速度和哪些因素有关?WZZ-2B型自动旋光仪WZZ-2B型自动旋光仪圆盘旋光仪WZZ－2A2B自动旋光仪使用说明WZZ－2型自动旋光仪采用光电自动平衡原理，进行旋光测量，测量结果由数字显示，它既保持了WZZ－1自动指示旋光仪稳定可靠的优点，又弥补了它的读数不方便的缺点，具有体积小，灵敏度高，没有人为误差，读数方便等特点。对目视旋光仪难以分析的低旋光仪品也能适应。旋光仪广泛用于医药、食品、有机化工等各个领域，农业：农用抗菌

8、素、家用激素、微生物农药及农产品淀粉含量等成份分析。医药：抗菌素、维生素、葡萄糖等药物分析，中草药药理研究。食品：食糖、味精、酱油等生产过程的控制及成