060蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)及半衰期的測(cè)定

1、蔗糖轉(zhuǎn)化反響及半衰期的測(cè)定適用對(duì)象藥學(xué)、藥物制劑、中藥學(xué)、制藥工程、中藥學(xué)國(guó)際交流方向、生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化的反響常數(shù)和半衰期。2. 了解反響物濃度與旋光度之間的關(guān)系。3. 掌握旋光儀的正確操作技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理蔗糖水溶液在有氫離子存在時(shí)產(chǎn)生水解反響：Ci2H220ii蔗糖H2O H 。6已2。6果糖。6已2。6葡萄糖反響是二級(jí)反響，但反響時(shí)水是大量存在的，H+離子是催化劑,其濃度保持不變，因此，蔗糖轉(zhuǎn)化應(yīng)可看作為一級(jí)反響，其動(dòng)力學(xué)方 程式可寫(xiě)成：d C12 H 22 OjiK CjqH 22O11dt將上式移項(xiàng)并積分得:Ct d C12H22O11tKdt

2、0c°C12H 22O11c。為t 0時(shí)蔗糖的起始濃度c0Ct為反響經(jīng)t分鐘后的蔗糖濃度In 0 Kt CtC為反響結(jié)束后的蔗糖濃度當(dāng)Ct lco時(shí),t可用ti表示，即反響的半衰期2 1丄 In 20.693t1K K因?yàn)檎崽恰⑵咸烟?、果糖都是旋光物質(zhì)，而且果糖的左旋大于 葡萄糖的右旋性，因此在反響進(jìn)程中，體系的旋光度將逐漸從右旋變 成左旋，而且由于蔗糖水解是能進(jìn)行到底的，即G = 0,這時(shí)左旋角到達(dá)最大值。設(shè)開(kāi)始測(cè)得旋光度為a 0，經(jīng)t分鐘測(cè)得旋光度為a t ,到反響 完畢測(cè)得旋光度為a ,由于是在同一光源，同一長(zhǎng)度的旋光管中進(jìn) 行的，所以濃度的改變正比于旋光度的改變，且比例常數(shù)

3、K相同，因 此：C0-C oo K( a o- a-C o =K( a t- a o)且 Co = 0Co0G t代入動(dòng)力學(xué)方程得ig(上式中K a o- a o為常數(shù)，所以可用|g a t- a o對(duì)t作圖，從 所得直線的斜率即可求出反響速度常數(shù)K和t 1/2。三、儀器設(shè)備旋光儀記時(shí)器秒表容量瓶50ml錐形瓶100ml燒杯50ml移液管25mlHCl溶液，蔗糖分析純四、相關(guān)知識(shí)點(diǎn)本課程知識(shí)點(diǎn)綜合：一旋光儀的使用1接通電源，開(kāi)啟開(kāi)關(guān)，預(yù)熱 5分鐘，待鈉光燈發(fā)光正常可開(kāi) 始工作.2 .轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，在中間明或暗的三分視場(chǎng)時(shí)，調(diào)節(jié)目鏡使中間明 紋或暗紋邊緣清晰.再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，觀察視場(chǎng)亮度變化情況，從中區(qū)

4、分 半明半暗位置即零度視場(chǎng).3 .儀器中放入空試管或充滿(mǎn)蒸餾水的試管后，調(diào)節(jié)手輪找到零度視場(chǎng)，從左右兩讀數(shù)視窗分別讀數(shù)，求二者平均值為一個(gè)測(cè)量值.轉(zhuǎn) 動(dòng)手輪離開(kāi)零度視場(chǎng)后再轉(zhuǎn)回來(lái)讀數(shù)， 共測(cè)兩次取平均值.那么儀器的 真正零點(diǎn)在其平均值 0處.4 .將裝有濃度溶液的試管放入旋光儀，注意讓氣泡留在試 管中間的凸起局部.轉(zhuǎn)動(dòng)手輪找到零度視場(chǎng)位置，記下左右視窗中的 讀數(shù) 左和右.各測(cè)2次求其平均值.那么溶液的偏光旋轉(zhuǎn)角度為0多課程知識(shí)點(diǎn)綜合一偏振光與旋光性1. 偏振光和偏振光的振動(dòng)面光波是電磁波，是橫波。其特點(diǎn)之一是光的振動(dòng)方向垂直于其傳 播方向。普通光源所產(chǎn)生的光線是由多種波長(zhǎng)的光波組成，它們都在垂

5、直于其傳播方向的各個(gè)不同的平面上振動(dòng)。圖 1左表示普通的單 色光束直射時(shí)的橫截面。光波的振動(dòng)平面可以有無(wú)數(shù)，但都與其前進(jìn) 方向相垂直。$At/?k,小V單蟲(chóng)忙花怙卓噸晶厲氐兀圖1 平面偏振光的形成當(dāng)一束單色光通過(guò)尼科目棱晶由方解石晶體加工制成，圖1中 時(shí)，由于尼科耳棱晶只能使與其晶軸相平行的平面內(nèi)振動(dòng)的光線通 過(guò)，因而通過(guò)尼科耳棱晶的光線，就只在一個(gè)平面上振動(dòng)。這種光線 叫做平面偏振光，簡(jiǎn)稱(chēng)偏振光圖1右。偏振光的振動(dòng)方向與其傳播 方向所構(gòu)成的平面，叫做偏振光的振動(dòng)面。圖2兩個(gè)尼科耳棱晶平行放置上或重直放置下時(shí)的情況當(dāng)普通光線通過(guò)尼科耳棱晶成為偏振光后，再使偏振光通過(guò)另一 個(gè)尼科耳棱晶時(shí)，那么在

6、第二個(gè)尼科耳棱晶后面可以觀察到如下現(xiàn)象： 如果兩個(gè)尼科耳棱晶平行放置晶體相互平行時(shí)，光線的亮度最大 圖2上;如兩個(gè)棱晶成其他角度時(shí)，那么光線的亮度發(fā)生不同程度的 減弱，接近90°時(shí)較暗，接近0°時(shí)較明亮。2. 旋光性物質(zhì)和物質(zhì)的旋光性自然界中有許多物質(zhì)對(duì)偏振光的振動(dòng)面不發(fā)生影響，例如水、乙 醇、丙酮、甘油及氯化鈉等；還有另外一些物質(zhì)卻能使偏振光的振動(dòng) 面發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如某種乳酸及葡萄糖的溶液。能使偏振光的振動(dòng)面發(fā)生 偏轉(zhuǎn)的物質(zhì)具旋光性，叫做旋光性物質(zhì)；不能使偏振光的振動(dòng)面發(fā)生 偏轉(zhuǎn)的物質(zhì)叫做非旋光性物質(zhì)，它們沒(méi)有旋光性。當(dāng)偏振光通過(guò)旋光性物質(zhì)的溶液時(shí)，可以觀察到有些物質(zhì)能使偏

7、振光的振動(dòng)面向左旋轉(zhuǎn)逆時(shí)針?lè)较蛞欢ǖ慕嵌葓D3，這種物質(zhì)叫 做左旋體，具有左旋性，以-表示；另一些物質(zhì)那么使偏振光的振動(dòng)面 向右旋轉(zhuǎn)順時(shí)針?lè)较蛞欢ǖ慕嵌?，叫做右旋體，它們具有右旋性， 以+表示。以前也曾用I、d表示左右旋。圖3 左旋體使偏振光的振動(dòng)面向左旋轉(zhuǎn)3. 旋光度和比旋光度如將兩個(gè)尼科耳棱晶平行放置，并在兩個(gè)棱晶之間放一種溶液圖4，在第一個(gè)棱晶起偏振器前放置單色可見(jiàn)光源，并在第二個(gè) 棱晶檢偏振器后進(jìn)行觀察?？梢园l(fā)現(xiàn)，如在管中放置水、乙醇或丙 醇時(shí)，并不影響光的亮度。但如果把葡萄糖或某種乳酸的溶液放于管 內(nèi)，那么光的亮度就減弱以至變暗。這是由于水、乙醇等是非旋光性物質(zhì)，不影響偏振光的振動(dòng)面；

8、而葡萄糖等是旋光性物質(zhì)，它們能使 偏振光的振動(dòng)面向右或左偏轉(zhuǎn)一定的角度。 要到達(dá)最大的亮度，必須把檢測(cè)振器向右或向左轉(zhuǎn)動(dòng)同一角度。旋光性物質(zhì)的溶液使偏振光的振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)的角度，叫做旋光度，以 a表示。圖4 旋光性測(cè)定示意圖一種物質(zhì)的旋光性，主要決定于該物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。但在測(cè)定 物質(zhì)的旋光度時(shí)，還受到測(cè)定條件的明顯的影響。影響旋光度的因素 包括溶液濃度、液層厚度即盛液管的長(zhǎng)度、所用光線單色光的波 長(zhǎng)、溫度以及溶劑等。因此，同一種旋光性物質(zhì)在不同條件下測(cè)定 a 值時(shí)，所得的結(jié)果也不一樣。但如固定實(shí)驗(yàn)條件，那么測(cè)得的物質(zhì)的旋 光度即為常數(shù)，它能反映該旋光性物質(zhì)的本性，叫做比旋光度，以a 表示。比旋光度

9、與測(cè)得的旋光度a 有以下的關(guān)系：才心=I Cm 口五、實(shí)驗(yàn)步驟一旋光儀零點(diǎn)的校正蒸餾水為非旋光物資，可以用來(lái)校正旋光儀的零點(diǎn)既a=0時(shí)儀器對(duì)應(yīng)的刻度。校正時(shí)，先洗凈樣品管，將管的一端加上蓋子， 并由另一端向管內(nèi)灌滿(mǎn)蒸餾水，在上面形成一凸面，然后蓋上玻璃片 和套蓋，玻璃片緊貼于旋光管，此時(shí)管內(nèi)不應(yīng)該有氣泡存在。但必須 注意旋緊套蓋時(shí)，一手握住管上的金屬鼓輪，另一手旋套蓋，不能用 力過(guò)猛，以免玻璃片壓碎。然后用吸濾紙將管外的水擦干，再用擦鏡 紙將樣品管兩端的玻璃片擦凈，放入旋光儀的光路中。翻開(kāi)光源，調(diào) 節(jié)目鏡聚焦，使視野清晰， 再旋轉(zhuǎn)檢偏鏡至能觀察到三分視野暗度相 等為止。記下檢偏鏡的旋光度a,重

10、復(fù)測(cè)量數(shù)次，取其平均值。此平 均值即為零點(diǎn)，用來(lái)校正儀器系統(tǒng)誤差。二反響過(guò)程的旋光度的測(cè)定稱(chēng)取10g蔗糖，參加干凈的50ml燒杯中，先參加少量的蒸餾水， 使蔗糖完全溶解,假設(shè)溶液混濁,那么需要過(guò)濾。然后轉(zhuǎn)移到 50ml 容量 瓶中稀釋制刻度。用移液管吸取蔗糖溶液25ml，注入預(yù)先清潔枯燥的150ml錐形 瓶中。同法，用另一支移液管吸取-3的HCL溶液參加蔗糖 溶液中，從HCI溶液由移液管內(nèi)流出一半時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，作為反響起點(diǎn)。 溶液均勻混和后, 立即用少量反響液蕩洗旋光管兩次, 然后將反響液 裝滿(mǎn)旋光管,旋上套蓋,放進(jìn)已預(yù)先恒溫的旋光儀內(nèi),測(cè)量各時(shí)間的 旋光度a t。反響開(kāi)始時(shí)，反響速度較快，在反

11、響開(kāi)始 15min內(nèi)，每2分鐘測(cè) 量一次,以后由于反響物濃度降低,使反響速率變慢,可以將每次測(cè) 量的時(shí)間間隔適當(dāng)放寬,一直測(cè)量到旋光度為負(fù)值為止。三a 的測(cè)量 反響完畢后,將旋光管內(nèi)反響液與試管內(nèi)剩余的反響混合液合 并，置于5060oC的水浴內(nèi)溫?zé)?0min,使其加速反響至完全。然后 取出，冷至實(shí)驗(yàn)溫度下測(cè)定旋光度，在 1015min內(nèi)，讀取57個(gè) 數(shù)據(jù)，如在測(cè)量誤差范圍，取其平均值，既為a /直。四實(shí)驗(yàn)結(jié)束后 ，立即將旋光儀洗凈，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)竭力防止旋光儀被鹽酸腐蝕。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)盡快寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，及時(shí)交上。實(shí)驗(yàn)報(bào)告一般包括 以下內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)編號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)專(zhuān) 業(yè)班 級(jí)姓名

12、合作 者實(shí)驗(yàn)日期實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)寫(xiě)出如下內(nèi)容：一實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?shí)驗(yàn)原理 用文字、化學(xué)反響式及計(jì)算公式等說(shuō)明，既要表述正確、條理清 楚，又要盡可能的簡(jiǎn)捷明了。 對(duì)于本實(shí)驗(yàn)，應(yīng)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)裝置圖。 三主要試劑和儀器 列出本實(shí)驗(yàn)中所要使用的主要試劑儀器。四實(shí)驗(yàn)步驟 應(yīng)簡(jiǎn)明扼要地寫(xiě)出本實(shí)驗(yàn)步驟流程和操作要 點(diǎn)。五實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其處理1. 將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果列表記錄。2用lg a t- aj對(duì)t作圖，由圖形的形狀判斷反響級(jí)數(shù)，并從 直線斜率求反響速率常數(shù) k 并計(jì)算反響半衰期 t 1/2 。 六 問(wèn)題討論結(jié)合物理化學(xué)中有關(guān)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象、 產(chǎn)生的過(guò)失和實(shí)驗(yàn)誤 差等進(jìn)行討論和分析，以提高自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，也為

13、 以后的科學(xué)研究打下一定的根底。七、思考題1、實(shí)驗(yàn)中，我們用蒸餾水來(lái)校正旋光儀的零點(diǎn)，試問(wèn)在蔗糖轉(zhuǎn)化反響過(guò)程中所測(cè)的旋光度a t是否必須要進(jìn)行零點(diǎn)校正？2、為什么配制蔗糖溶液可用托盤(pán)天平稱(chēng)量？3、在混合蔗糖溶液和鹽酸溶液時(shí)，我們將鹽酸加到蔗糖溶液里 去了，可否將蔗糖溶液加到鹽酸溶液中去？為什么八、實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定方法本實(shí)驗(yàn)成績(jī)按如下五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核評(píng)定。參考標(biāo)準(zhǔn)如下：一優(yōu)秀很好能正確理解實(shí)驗(yàn)的目的要求； 能獨(dú)立、順利而正確地完成各項(xiàng)實(shí) 驗(yàn)操作；會(huì)分析和處理實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題； 能掌握所學(xué)的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技 能；能較好地完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告及其它各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)作業(yè)； 有一定創(chuàng)造精神和 能力；有良好的實(shí)驗(yàn)室工作作風(fēng)和習(xí)慣。

14、二良好較好能理解實(shí)驗(yàn)的目的和要求，能認(rèn)真而正確地完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作； 能分析和處理實(shí)驗(yàn)中遇到的一些問(wèn)題； 能掌握絕大局部所學(xué)的實(shí)驗(yàn)技 能，對(duì)難點(diǎn)較大的操作完成有困難； 能一般完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告和其它實(shí)驗(yàn) 作業(yè)；有較好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和工作作風(fēng)。三中等一般能根本上理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅?能認(rèn)真努力進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作， 但 技巧較差； 能分析和處理實(shí)驗(yàn)中一些較容易的問(wèn)題， 掌握實(shí)驗(yàn)技能的 大局部，有 30%掌握得不好；能一般完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)作業(yè)和報(bào)告；處理 問(wèn)題缺乏條理， 工作作風(fēng)較好；能認(rèn)真遵守各項(xiàng)規(guī)章制度， 學(xué)習(xí)努力。四及格較差只能機(jī)械地了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容； 能一般按圖或按實(shí)驗(yàn)步驟 “照方抓藥 完成實(shí)驗(yàn)操作；能完成 60%所學(xué)的實(shí)驗(yàn)技能，有些雖可做但不準(zhǔn)確； 遇到問(wèn)題常常缺乏解決的方法，