完旋光法测定蔗糖转化反应的速率

1、 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 姓名:张娟凤 学号:2010505113 班级:10级化学一班 日期:2012.11.10 成绩：一、实验目的1、掌握旋光仪的正确使用方法，了解反应物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。二、实验原理1、蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应式为：C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)它是一个二级反应,在纯水中此反应的速率极慢,通常需要在H+离子催化作用下进行.由于反应时水是大量存在的,尽管有部分水分子参加了反应,仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的,而且H+是催化剂,

2、其浓度也保持不变.因此蔗糖转化反应可看作为一级反应。 其速率方程可由下式表示如下：-cc/c t =kc c为时间t时的反应物浓度,k为反应速率常数.积分可得 lnc= kt + lnco c0为反应开始时反应物浓度。 当c=0.5c0时,可用t1/2表示,既为反应半衰期: t1/2 =ln2/k = 0.693/k 在不同时间测定反应物的相应浓度,并以lnc对t作图,可得一直线,由直线斜率既可得反应速率常数ko然而反应是在不断进行的,要快速分析出反应物的浓度的困难的.但蔗糖及其转化物,都具有旋光性,而且它们的旋光能力不同,故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应的进程。 测量物质旋光

3、度的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。当其它条件固定时,旋光度与反应物浓度C呈线形关系,既 = C 式中比例常数与物质旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度、温度等有关。 物质的旋光能力用比旋光度来度量,比旋光度用下式表示: D20 =.100 / l .cA 式中D20右上角的“20”表示实验时温度为200C,D是指用钠灯光源D线的波长(即589nm),为测得的旋光度( o ),l为样品管长度(dm ),cA为浓度( g/100ml )。 作为反应物的蔗糖是右旋性物质,其比旋光度D20 = 66.6o;生成物中葡萄糖也是

4、右旋性物质,其比旋光度D20 = 52.5o,但果糖是左旋性物质, 其比旋光度D20 = -91.9o.由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大,所以生成物呈现左旋性质。因此随着反应进行,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, 2、本实验中的反应物及产物均有旋光性，且旋光能力不同，在溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等条件均固定时，旋光度与反应物浓度呈线性关系，即：。反应时间 t=0，蔗糖尚未转化： 反应时间为 t，蔗糖部分转化： 反应时间 t=，蔗糖全部转化： 联立上述三式并代入积分式可得： 对作图可得一直线，从直线斜率可得反应速

5、率常数k。三、实验步骤 1、恒温准备：将恒温水浴调至50，并令循环水经由旋光仪中玻璃恒温夹套样品管；2、旋光仪调零：3、测定 1、用移液管分别移取25mL的蔗糖溶液和25mlHCl溶液于两支50mL具塞大试管中； 2、将HCl溶液倒入蔗糖溶液中，当HCl溶液和蔗糖溶液混合一半时用秒表开始计时，来回倒34次使之均匀后，立即用少量反应液润洗样品管两次； 3、用反应液装满样品管，旋上套盖以不漏水为准，擦干管外液体，放进已预先恒温的旋光仪中，测量各时间的旋光度。并每隔三分钟测量一次数据，直到数据开始变为负数时停止记数。（润洗和装样只能用去一半左右的反应液，剩余的用做测量）4、测定 将剩余的反应液置于5

6、0 恒温水浴约40min，之后冷却至反应温度，测量数据，直到数据稳定不变。四、实验数据处理1、的测定次数123456平均值o-4.305-4.305-4.305-4.000-3.995-3.995-4.1512、将反应过程所测得的旋光度t和对应时间t列表，作出t-t曲线图。t/min1+9.26013.4112.5964+8.49012.6412.5377+7.49011.6412.45510+6.55610.7072.37113+5.6259.7762.28016+4.4708.6212.15419+3.8758.0262.08322+3.0707.2211.97725+2.2656.416

7、1.85928+1.5105.6611.73431+0.8304.9811.60634+0.2004.3511.470由于 所以其斜率k=0.03421，所以半衰期t1/2 =ln2/k = 0.693/k=2.03 五、实验注意事项1、测量 时，可将剩余的反应液置于5060恒温，但温度不可超过60，否则会发生副反应，此时溶液变黄；2、实验过程中，旋光仪中的钠光灯不宜长时间开启，测量间隔较长时应熄灭，以免灯管过热；3、实验前，HCl溶液与蔗糖溶液都要预恒温至实验温度；4、计时间的时候，要等到HCl溶液和蔗糖溶液混合一半时开始计时；六、实验思考题1、实验中，为什么蔗糖溶液可以粗略配置？答：实验测定反应速率常数k，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，所以蔗糖溶液可以粗略配置。2、实验中，用蒸馏水来校正