一級反應(yīng)蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測定

1、一級反應(yīng)蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測定一、實驗?zāi)康?.用旋光儀測定當(dāng)蔗糖水解時，其旋光度變化與時間的關(guān)系，從而推算蔗糖水解 反應(yīng)的速率常數(shù)和半衰期。2.了解旋光儀的基本原理，掌握其使用方法。二、實驗原理：蔗糖水解反應(yīng)的計量方程式為：C12H22O11+H2O = C6H12O6+C6H­12O6 蔗糖 葡萄糖 果糖蔗糖水解速率極慢，在酸性介質(zhì)中反應(yīng)速率大大加快，故H3O+為催化劑。反應(yīng)中，H2O是大量的，反應(yīng)前后與溶質(zhì)濃度相比，看成它的濃度不變，故蔗糖水解反應(yīng)可看做一級反應(yīng)。其動力學(xué)方程式如下： =K1C 積分式為： ln=K1 t K1 =ln 或 K=lg 反應(yīng)的半衰期= K1 速率

2、常數(shù)t 時間Co 蔗糖初始濃度C 蔗糖在t時刻的濃度可見一級反應(yīng)的半衰期只決定于反應(yīng)速率常數(shù)K，而與反應(yīng)物起始濃度無關(guān)。若測得反應(yīng)在不同時刻時蔗糖的濃度，代入上述動力學(xué)的公式中，即可求出和。 測定反應(yīng)物在不同時刻濃度可用化學(xué)法和物理法，本實驗采用物理法即測定反應(yīng)系統(tǒng)旋光度的變化。蔗糖及其水解產(chǎn)物均為旋光性物質(zhì)，蔗糖是右旋的，但水解后的混合物葡萄糖和果糖則為左旋，這是因為左旋的果糖比右旋的葡萄糖旋光度稍大的緣故。因此，當(dāng)蔗糖開始水解后，隨著時間增長，溶液的右旋光度漸小，逐漸變?yōu)樽笮?，即隨著蔗糖濃度減小，溶渡的旋光度在改變。因此，借助反應(yīng)系統(tǒng)旋光度的測定，可以測定蔗糖水解的速率。所謂旋光度，指一束

3、偏振光，通過有旋光性物質(zhì)的溶液時，使偏振光振動面旋轉(zhuǎn)某一角度的性質(zhì)。其旋轉(zhuǎn)角度稱為旋光度（a）。使偏振光按順時針方向旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱為右旋物質(zhì)，a為正值，反之稱為左旋物質(zhì)，a為負(fù)值。物質(zhì)的旋光度，除決定于物質(zhì)本性外，還與溫度、濃度、液層厚度、光源波長等因素有關(guān)，當(dāng)光源用鈉燈，波長一定，（5890nm），實驗溫度t時，旋光度與溶液濃度和溶層厚度成正比，ac.l寫成等式 a=a·c·l 式中比例常數(shù)a tD，稱為比旋光度。a= 由（5）式可見，當(dāng)其它條件不變時，旋光度a與濃度 c成正比，即 a=KC （K為比例常數(shù)） 已知，比旋光度a蔗糖=+66.6°，a蔗糖 =+52.

4、2°,a果糖 =-91.9°，所以，當(dāng)蔗糖水解反應(yīng)進(jìn)行時，右旋角度不斷減小，當(dāng)反應(yīng)終了時，系統(tǒng)經(jīng)過零度變?yōu)樽笮?。蔗糖水解反?yīng)中，反應(yīng)物與生成物都具有旋光性，旋光度與濃度成正比，且溶液的旋光度為各組成旋光度之和（有加和性）。若反應(yīng)時間為 Ot則溶液旋光度為0 t 因為測定是在同一儀器，同一光源，同一長度旋光管中進(jìn)行的，則由（7）式可以導(dǎo)出濃度改變正比于旋光度的改變，且比例常數(shù)相同（K=）。C0=C=K（0-），C-C=K（t-）而=0，（蔗糖水解反應(yīng)能進(jìn)行到底）C0=K（0-），C=K（ t-）= =k1t或?qū)懗桑簂g（t-）+lg（o-） (直線方程)若以lg（t-）t作圖

5、，得一直線斜率= 則k1= 2.303 ×（斜率） 本實驗就是用旋光議測定t、值。三、儀器和試劑自動旋光儀 1臺； 停表 1塊；旋光管（帶有恒溫水外套）1支； 恒溫槽 1套；容量瓶（50ml） 1個； 上皿天平 1臺；錐形瓶（100ml） 2個； 移液管（25ml）2支燒杯（100ml,500ml） 各1個； 2mol.L-1HCl溶液；蔗糖（分析純）。四、操作步驟1 調(diào)整恒溫槽至25恒溫，然后將旋光管外套接上恒溫水。2 旋光儀零點的校正。用蒸餾水洗凈旋光管各部分零件，將一端的蓋子旋聚，向管內(nèi)注滿蒸餾水，取玻璃片沿管口輕輕推入蓋好，再旋緊套蓋，勿使其漏水或有氣泡。（小心操作，以防用力

6、過猛，壓碎玻璃片）用濾紙或干布擦凈旋光管兩端玻璃片，并放入旋光儀中。打開旋光儀電源開關(guān)，清零后取出旋光管，倒出蒸餾水。3 蔗糖水解過程中t的測定。稱取蔗糖10g，溶于蒸餾水中，用50ml容量瓶配制成溶液。（如混濁需過濾）用移液管取消50ml蔗糖溶液和50ml2mol.L-1HCI溶液分別注入兩個100ml干燥錐形瓶中，并將此二錐形瓶同時置于恒溫槽中恒溫1015分鐘。待恒溫后，取50m2mol.L-1HCI 溶液加到蔗糖溶液的錐形瓶中混合，并在HCI溶液加入一半時，開動停表作為反應(yīng)的起始時間。不斷振蕩搖動，迅速取少量混合液清洗旋光管二次，然后將此混合液注滿旋光管，蓋好玻璃片，旋緊套蓋（檢查是否漏

7、液和有氣泡）。擦凈旋光管兩端玻璃片，立刻置于旋光儀中。測量時間t時溶液的旋光度t。測定時要迅速準(zhǔn)確。先記下時間，再讀取旋光度數(shù)值?？稍跍y定第一個t值后的分，10分，15分，20分，30分，50分，75分，100分鐘各測一次。4的測定。將步驟3中的混合液保留好，48小時后重新恒溫，觀測其旋光度，此值即為?；?qū)⑹Ｓ嗷旌弦?，置?0水浴中溫?zé)?0分鐘，加速水解反應(yīng)進(jìn)行，然后冷卻至實驗溫度。按上述操作測其旋光度，即認(rèn)為是。注意事項：1）測到30分鐘后，每次測量間隔時應(yīng)將鈉光燈熄滅，以延長鈉光燈壽命。但下一次測量之前提前10分鐘打開鈉光燈，使光源穩(wěn)定。2）實驗結(jié)束時，應(yīng)立即將旋光管洗凈擦干，防止酸對旋光箱的腐蝕。五、結(jié)果處理實驗溫度： 鹽酸濃度： ： 反應(yīng)時間/mint木t -