蔗糖水解常數(shù)的測(cè)定

1、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)號(hào)：姓名：班級(jí)： 蔗糖水解反應(yīng)速度常數(shù)的測(cè)定平均室溫：10.1 平均氣壓：97.95Kpa 同組人： 日期：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解蔗糖水解反應(yīng)體系中各物質(zhì)濃度與旋光度之間的關(guān)系。2、測(cè)定蔗糖水解反應(yīng)的速率常數(shù)和半衰期。3、了解旋光儀的基本原理，并掌握其正確的操作技術(shù)。2、 實(shí)驗(yàn)原理一、 基本原理：1.蔗糖的轉(zhuǎn)化為一級(jí)反應(yīng)蔗糖在H+催化作用下水解或葡萄糖和果糖，反應(yīng)方程式為：C12H22O11 + H2OC6H12O6 + C6H12O6蔗糖 葡萄糖 果糖反應(yīng)過(guò)程中水的濃度認(rèn)為不變，在一定酸度下，反應(yīng)速度只與蔗糖的濃度有關(guān)，故蔗糖的轉(zhuǎn)化反應(yīng)視為一級(jí)反應(yīng)。(1) 反應(yīng)速度公式和半衰

2、期 或 反應(yīng)時(shí)間，為時(shí)間 時(shí)蔗糖的濃度，c0為反應(yīng)開(kāi)始時(shí)蔗糖的濃度。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一半所用的時(shí)間稱為半衰期，用t1/2表示，則 2.反應(yīng)物質(zhì)的旋光性蔗糖及其水解產(chǎn)物葡萄糖，果糖都都具有旋光性，即能使透過(guò)他們的偏振光的振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)一定的角度，此角度稱為旋光度，以表示。蔗糖，葡萄糖為右旋物質(zhì)，旋光度為正值。果糖為左旋物質(zhì)，旋光度為負(fù)值，數(shù)值較大，整個(gè)水解混合物是左旋的。所以可以通過(guò)觀察系統(tǒng)化反應(yīng)過(guò)程中旋光度的變化來(lái)量度反應(yīng)的進(jìn)程。2.1旋光度與比旋光度溶液的旋光度與溶液中所含旋光物質(zhì)的種類(lèi)、濃度、液層厚度、光源的波長(zhǎng)以及反應(yīng)時(shí)的溫度因素有關(guān)。 為了比較各種物質(zhì)的旋光能力，引入比旋光度這一概念，并以下式表

3、示： （1）式中： 為實(shí)驗(yàn)時(shí)的溫度；為所用光源的波長(zhǎng)；為旋光度；為液層厚度（常以10cm為單位）；為濃度（常用100溶液中溶有克物質(zhì)來(lái)表示），式（1）可寫(xiě)成： （2） 或 （3） 由（3）式可以看出，當(dāng)其他條件不變時(shí)，旋光度與反應(yīng)物成正比，即式中：是與物質(zhì)的旋光能力、溶液層厚度、溶劑性質(zhì)、光源的波長(zhǎng)、反應(yīng)時(shí)的溫度等有關(guān)系的常數(shù)。蔗糖是右旋性物質(zhì)（比旋光度66.6°），產(chǎn)物中葡萄糖也是右旋性物質(zhì)（比旋光度52.5°），果糖是左旋性物質(zhì)（比旋光度-91.9°）。因此當(dāng)水解反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，右旋角不斷減小，當(dāng)反應(yīng)終了時(shí)體系將經(jīng)過(guò)零變成左旋。 2.2旋光度變化與濃度變化的對(duì)應(yīng)關(guān)

4、系蔗糖水解反應(yīng)中，反應(yīng)物與生成物都有旋光性，旋光度與濃度成正比，且溶液的旋光度為各旋光度的和（加和性）。若反應(yīng)時(shí)間為0，t,時(shí)溶液旋光度各為，?？赏茖?dǎo)出：即 ln(t)=kt + ln（0）以ln(at-a¥)對(duì)t作圖,由圖所得直線斜率求k值，進(jìn)而求半衰期t1/2。三、儀器與試劑 儀器：旋光儀，停表，恒溫水浴一套，移液管(25ml)，磨口錐形瓶(100ml)，燒杯(100ml)，臺(tái)秤，洗耳球。試劑：蔗糖(AR)，鹽酸(2mol·L-1，AR)。四、主要實(shí)驗(yàn)步驟 1、旋光儀的校正 打開(kāi)旋光度儀器預(yù)熱幾分鐘，旋光管內(nèi)注滿蒸餾水，旋緊套蓋，用紙擦凈兩端玻璃片，放入旋光儀內(nèi)，蓋上槽

5、蓋。調(diào)節(jié)目鏡使視野清晰。然后旋轉(zhuǎn)檢偏鏡能觀察到明暗相等的三分視野為止，記下刻度盤(pán)讀數(shù)，重復(fù)操作三次，取其平均值，此即為旋光儀零點(diǎn)。測(cè)畢取出旋光管，倒出蒸餾水。 2、測(cè)定：配制蔗糖溶液：用天平稱取10g蔗糖放入燒杯內(nèi)，加少量蒸餾水溶解后轉(zhuǎn)移到50ml容量瓶中，稀釋至刻度。旋光度的測(cè)定：取25ml蔗糖溶液，置于干凈的錐形瓶中，再用移液管吸取25ml 2mol·L-1HCl注入蔗糖溶液中。當(dāng)鹽酸溶液注入一半時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)（作為反應(yīng)開(kāi)始的時(shí)間）。HCl全加入后混合均勻，迅速用少量混合液洗旋光管兩次，然后將反應(yīng)液加入旋光管內(nèi)，測(cè)定，5min，10min，15 min，20 min，25 min，

6、30 min，40 min，50 min，60 min，依次各測(cè)一次旋光度。3、的測(cè)定：將剩余的混合液放入60的恒溫水浴中，加熱30min后取出,冷卻到室溫，再裝入旋光管測(cè)定。五、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果討論室溫：10.1 HCl濃度：2 mol·L-1 表1時(shí)間/mintt-ln(t-)k6.636.20 -2.20 8.40 2.1282 0.002910.56.10 8.30 2.1163 15.556.05 8.25 2.1102 20.456.00 8.20 2.1041 25.675.85 8.05 2.0857 33.875.65 7.85 2.0605 52.325.20 7.40 2.0015 70.074.85 7.05 1.9530 77.514.70 6.90 1.9315 81.194.60 6.80 1.9169 92.484.40 6.60 1.8871 100.084.25 6.45 1.8641 108.924.10 6.30 1.8405 125.933.80 6.00 1.7918 以ln(-)對(duì)t作圖，由直線斜率求 斜率-k= - 0.00290 k=0.0029 可求反應(yīng)的半衰期 t1/2=ln2/K=0.693/K=238.97 min 五、注意事項(xiàng)1、在放置旋光管上的玻璃片時(shí)，將玻璃蓋片沿管口輕輕推上蓋好