旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 实验报告

1、（六）旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数、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。、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1_1+ C12H22O11（蔗糖）+ H20 C6H12O6 （葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）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

2、有改变。因此，在一定的酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，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：dC/dt = kC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：t1/2 = In2/k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 乩表示。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

3、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。In （肚 t co） = k t + In （口 0）从上式可见，以In （- t ）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从烘箱中取出锥形瓶。恒温槽调至 55C。2、开启旋光仪，按下“光源”和“测量”。预热10分钟后，洗净样品管， 然后在样品管中装人蒸馏水，测量蒸馏水的旋

4、光度，之后清零。3、量取蔗糖和盐酸溶液各30毫升至干净干燥的锥形瓶，盐酸倒入蔗糖中， 摇匀，然后迅速用此溶液洗涮样品管 3次，再装满样品管，放入旋光仪中，开始 记时。将锥形瓶放入恒温槽中加热，待 30分钟后取出，冷却至室温。4、记时至2分钟时，按动“复测”，记录。如此，每隔2分钟测量一次，直 至30分钟（注意：数值为正值时使用“ +复测”，数值为负值时使用“-复测”）5、倒去样品管中的溶液，用加热过的溶液洗涮样品管 3次，再装满样品管, 测其旋光值，共测5次，求平均值。五、实验数据记录时间、室温大气压实验前29.2 C101.08Kpa实验后27.5 C101.02Kpa时间/mi n.246

5、810121416a t/度3.5653.3753.2653.0502.8502.6902.4952.230时间/mi n.18202224262830a t/度2.0451.8901.6651.0250.8450.6000.175a-0.570、 -0.590、 -0.590、 -0.605、 -0.610 。a*的平均值为：-0.593六、数据处理t2468101214a*-0. 593-0. 593-0. 593-0.593-0.593-0. 593-0. 593a t/度3.5653.3753.2653.0502.8502.6902.495Ln( a t -a*)1.425031.37

6、8261.350141.292811.236341.188761.127521618202224262830-0.593-0. 593-0. 593-0. 593-0. 593-0. 593-0. 593-0. 5932.2302.0451.8901.6651.0250.8450.6000.1751.037800.970020.909470.814480.481190.363250.17467-0.26396旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数4.0003.5003.0002.5002.0001.5001.0000.5000.000-0.500由 Ln (a t - a加t 直线 y = -0.0

7、662X + 1.4062可求得:蔗糖的转化反应速率K=0.0662半衰期：t 1 -=0.693 =10.47minkk七、思考题1. 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a t是否需要零点校正？为什么？ 答：蒸馏水无旋光性，消除旋光仪的系统误差；实验中，所测的旋光度at可以不校正零点，因a t- a，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度有关，实验 测定反应速率常数k，以ln( a t- a*)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：本实验测得蔗糖的转化反应速率 K=0.0662 , 半衰期为 10.47min ，测得的旋光 度变化趋势是从