旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告[5页]

1、. . . .（六） 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数一、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。二、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C12H22O11（蔗糖）+ H2O 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

2、它的浓度没有改变。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 = ln2/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。ln（ t） = k t ln（0 ）从上式可见，以ln（ 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55。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，测量蒸馏水的旋光度，之后清零。3、量取蔗糖和盐酸

4、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29.2101.08Kpa实验后27.5101.02Kpa时间/min.246810121416t/度3.5653.3753.26

5、53.0502.8502.6902.4952.230时间/min.18202224262830t/度2.0451.8901.6651.0250.8450.6000.175-0.570、-0.590 、-0.590、-0.605、-0.610 。的平均值为 ：-0.593六、数据处理t2468101214-0. 593-0. 593-0. 593-0.593-0.593-0. 593-0. 593t/度3.5653.3753.2653.0502.8502.6902.495Ln（t -）1.425031.378261.350141.292811.236341.188761.127521618202

6、224262830-0. 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由Ln（t -）t直线y = -0.0662x + 1.4062 可求得：蔗糖的转化反应速率K=0.0662 半衰期：t = = =10.47min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t是否需要零点校正?为什么? 答：蒸

7、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 t可以不校正零点，因t- ，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(t-)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

8、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大到小，最终出现负值。证明果糖的旋光度为负值，并在数值上大于葡萄糖的旋光度值。而最终的旋光度几乎不变，这说明反应几乎已经达到极限。 通过该实验，了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系，同时明白旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法。1. 若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。2. 若不是心宽似海，哪有人生风平浪静。在纷杂的尘世里，为自己留下一片纯静的心灵空间，不管是潮起潮落，也不管是阴晴圆缺，你都可以免去浮躁，义无反顾，勇往直前，轻松自如地走好人生路上的每一步3. 花一些时间，总会看清一些事。用一些事情，总会看清一些人。有时候觉得自己像个神经病。既纠结了自己，又打扰了别人。努力过后，才知道许多事情，坚持坚持，就过来了。4.