旋光率的測(cè)定

5/5旋光法測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)Ⅰ。目的要求一、了解旋光儀的基本原理，掌握其使用方法.二、測(cè)定蔗糖水解轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)和反應(yīng)的半衰期.Ⅱ?；驹碚崽窃谒袝?huì)水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖與果糖：C1２H22Ｏ１１+H2OC6H１2Ｏ６+C6H12O６蔗糖葡萄糖果糖這是一個(gè)二級(jí)反應(yīng)。在水中此反應(yīng)進(jìn)行很慢，通常需在H+催化下進(jìn)行.由于反應(yīng)時(shí)水是大量存在的，可以認(rèn)為反應(yīng)過程中水的濃度是不變的,而Ｈ＋離子只起催化作用，濃度也保持不變，因此蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)可以看為一級(jí)反應(yīng),即所謂準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)。一級(jí)反應(yīng)的反應(yīng)速率方程為（９-１）式中ｋ為反應(yīng)速率常數(shù)，cA為時(shí)間t時(shí)的反應(yīng)物濃度。積分上式可得（9-2）(9-3）（9—4）式中cA0為反應(yīng)物反應(yīng)開始時(shí)的濃度.當(dāng)時(shí)，ｔ用t1/2表示，稱為反應(yīng)半衰期。（9－5)本實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)物和生成物均具有旋光性,且旋光能力不同，故可采用體系在反應(yīng)過程中旋光度變化來(lái)量度反應(yīng)的進(jìn)程。量度旋光度所用的儀器稱為旋光儀。測(cè)得旋光度的大小與溶液中所含的旋光物質(zhì)的旋光能力、溶劑的性質(zhì)、溶液的濃度、樣品管的長(zhǎng)度、光的波長(zhǎng)以及溫度等均有關(guān).在其它條件均固定時(shí)，旋光度α與反應(yīng)物濃度成正比α=kｃ物質(zhì)的旋光能力用比旋光度來(lái)量度，比旋光度由下式來(lái)表示式中20表示實(shí)驗(yàn)溫度為20℃,D表示所用為鈉光源D線,波長(zhǎng)為58９nm，α為測(cè)得的旋光度，Ｌ為樣品管長(zhǎng)度（ｍ)，c為樣品濃度（ｋg／m３)。當(dāng)溫度、光源波長(zhǎng)及溶劑一定時(shí)，各種物質(zhì)的為一定值，如以水為溶劑時(shí),蔗糖的＝+６６。６°，葡萄糖的=＋52.5°，果糖的=—９１.9°。當(dāng)比旋度、旋光管的長(zhǎng)度一定時(shí),溶液的旋光度α與物質(zhì)B的濃度cB成正比,即α=kＢcB(９-6）式中kB為比例常數(shù)。反應(yīng)開始時(shí)，系統(tǒng)的旋光度為正值，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液中葡萄糖和果糖逐漸增多，雖然二者的濃度相等，但由于果糖的左旋性比葡萄糖的右旋光性大，因此系統(tǒng)的旋光度不斷變小，且由正值變?yōu)樨?fù)值，即系統(tǒng)旋光性由右旋逐漸變?yōu)樽笮?。設(shè)系統(tǒng)的起始旋光度為α0,時(shí)間t時(shí)的旋光度為αｔ，反應(yīng)終了時(shí)的旋光度為,依據(jù)(９—6)式可得（9-７)(9－8）（9—9）由（9－７)、（９-8）、（9－9）三式聯(lián)立可解得（9—1０）(9-１1）將此兩式代入（９-２)式并整理可得（9－12）由作圖得一直線，由直線斜率可求出反應(yīng)速率常數(shù)k.Ⅲ．儀器試劑旋光儀1臺(tái)超級(jí)恒溫槽（公用）１臺(tái)秒表１只容量瓶(５0ｍｌ）１只錐形瓶(10０ml)1只移液管（2５ml)2只吸耳球1只臺(tái)稱（公用）１臺(tái)蔗糖（分析純）鹽酸溶液（2mol/L)Ⅳ.實(shí)驗(yàn)步驟一、參閱附錄中有關(guān)旋光儀部分，熟悉旋光儀的構(gòu)造、原理和使用方法。二、校正旋光儀零點(diǎn)打開旋光儀電源開關(guān)，預(yù)熱幾分鐘。然后將已洗凈的旋光管的一端的蓋子旋緊,由另一端向管內(nèi)裝滿蒸餾水，使水形成一凸出的液面，取玻璃蓋片從旁邊輕輕推入蓋好，再旋緊套蓋,勿使漏水,管內(nèi)應(yīng)盡量避免有水泡存在.若有微小氣泡,應(yīng)設(shè)法趕至管的凸肚部分（玻璃蓋子勿在水槽中洗滌，防止丟失）。用紙揩干旋光管外部，再用擦鏡紙擦兩端玻片.將旋光管置于旋光儀內(nèi)，凸肚一端位于靠光源方，蓋上槽蓋,按退零按鈕，使顯示屏上讀數(shù)為零.三、測(cè)定αt值稱取１0克蔗糖，溶于蒸餾水中，待完全溶解后，用5０mｌ容量瓶配制溶液。用移液管移取2５ml蔗糖溶液置于100ml的錐形瓶中,用另一支移液管移取25ml濃度為2mol/L的HCl溶液加到盛有蔗糖的錐形瓶中混合,并在HＣl溶液加至一半時(shí),開動(dòng)秒表作為反應(yīng)時(shí)間的開始.不斷振蕩搖動(dòng)錐形瓶，取出少量清洗旋光管，然后以混合液注滿旋光管(方法同步驟二），揩干凈后置于旋光儀中。到5分鐘時(shí)，按測(cè)量按鈕，讀取顯示屏上讀數(shù)。同樣讀取10、15、20、30、40、６０、80與1００分鐘的αt值。4。測(cè)定值為了測(cè)定反應(yīng)終了的旋光度αｔ值即值,可將步驟三中錐形瓶?jī)?nèi)剩余的混合液置于50～60℃的水浴中溫?zé)幔?分鐘，以加速蔗糖水解轉(zhuǎn)化,然后冷卻至室溫，測(cè)其旋光度即為值。必須注意水浴溫度不可過高，否則將產(chǎn)生副反應(yīng)，溶液變黃。由于反應(yīng)混合液酸度較大,因此旋光管外面必須擦干后才能放入旋光儀內(nèi)測(cè)量。旋光管在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須洗滌干凈。Ⅴ．?dāng)?shù)據(jù)處理 實(shí)驗(yàn)溫度(室溫）_____＿_(dá)_＿_(dá)℃大氣壓_＿＿_(dá)______＿PａHCl溶液濃度＿＿_(dá)______＿＿mｏl/Ｌ蔗糖溶液濃度_________＿＿_(dá)ｍol／Ｌ ＝__________°反應(yīng)時(shí)間（min）αtαt-α∞ln（αｔ-α∞)以ln（αt—）對(duì)t作圖得一直線，由直線斜率求反應(yīng)速率常數(shù)k,并計(jì)算半衰期ｔ1/2