麥芽糖的水解速率

浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院麥芽糖水解速率常數(shù)的測定結(jié)題報(bào)告小組成員：王海瀟劉建指導(dǎo)老師：唐浩東浙江省

浙江省杭州市下城區(qū)背景方案陳述可行性分析123實(shí)驗(yàn)背景1背景麥芽糖是碳水化合物的一種，它可用于生物培養(yǎng)基、多硫化穩(wěn)定劑、分析化學(xué)比色測定褐色標(biāo)準(zhǔn)。作用1.測定麥芽糖的水解反應(yīng)速率2.化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的研究3.根據(jù)Arrhenius公式求出該反應(yīng)溫度范圍的平均活化能方案陳述2.方案選擇

方案一：利用具有高分辯率和高靈敏度的毛細(xì)管電泳一電化學(xué)檢測方法測定麥芽糖及其水解產(chǎn)物的濃度隨反應(yīng)時間變化的規(guī)律。在H2SO4催化下對不同溫度時麥芽糖水解反應(yīng)速率進(jìn)行測定。該法能同時監(jiān)測乳糖、D一半乳糖和葡萄糖或麥芽糖、葡萄糖的峰高隨水解反應(yīng)的進(jìn)程而發(fā)生的變化，方法直觀可靠，結(jié)果令人滿意。此法不僅拓寬了毛細(xì)管電泳法測定水解反應(yīng)速率常數(shù)的應(yīng)用范圍，也豐富了糖類物質(zhì)水解反應(yīng)的有關(guān)物理常數(shù)。

參考文獻(xiàn)：1)根據(jù)華東師范大學(xué)的張欣，丁祥歡，朱雪焱，葉建農(nóng)老師在《乳糖和麥芽糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的毛細(xì)管電泳測定方法》一文中，利用具有高分辯率和高靈敏度的毛細(xì)管電泳——電化學(xué)檢測方法測定麥芽糖及其水解產(chǎn)物的濃度隨反應(yīng)時間變化的規(guī)律。已有資料說明，乳糖和麥芽糖在酸性條件下的水解反應(yīng)皆為一級反應(yīng)。，本文在此基礎(chǔ)上，利用它們水解和檢測的可行性，用毛細(xì)管電泳對乳糖和麥芽糖的水解常數(shù)進(jìn)行測定，直觀地體現(xiàn)了溫度、時間、濃度三者之間的關(guān)系。2.方案選擇方案二：利用旋光儀對麥芽糖水解速率常數(shù)測定，并且可以了解反應(yīng)物濃度與旋光度之間的關(guān)系。用旋光度測定法測定麥芽糖，簡便、快速，準(zhǔn)確，重復(fù)性好，麥芽糖濃度與旋光度成正比用該方法制備標(biāo)準(zhǔn)曲線具有很好的相關(guān)性。由于麥芽糖的水解反應(yīng)可看作偽一級水解反應(yīng)，當(dāng)溫度及氫離子濃度為定值時，反應(yīng)熟慮常數(shù)為定值，所以對數(shù)據(jù)的處理提供了較大的方便。參考文獻(xiàn)：1)靳永勝、張文戈在《測定蔗糖水解速率常數(shù)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)》本文的目的是把蔗糖水解速率常數(shù)測定中用到的無限長時間后的旋光度“ɑ∞”合并入常數(shù)項(xiàng)中,使它對速率常數(shù)的測定不產(chǎn)生影響,從而在實(shí)驗(yàn)中取消“ɑ∞”的測定。通過對方案一和方案二的詳細(xì)了解，發(fā)現(xiàn)方案二所需要的高分辯率和高靈敏度的毛細(xì)管電泳在常規(guī)實(shí)驗(yàn)中部常用，且數(shù)據(jù)較難讀取，實(shí)驗(yàn)對于我們具有一定的不可抗拒的難度。實(shí)驗(yàn)一，不僅數(shù)據(jù)便于讀取和處理，所擁有的旋光儀也是常規(guī)實(shí)驗(yàn)室所具備的，具有普遍性，利于我們的實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。且根據(jù)實(shí)驗(yàn)旋光度的確定，不僅能測定麥芽糖的水解反應(yīng)速率和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的研究，還可根據(jù)Arrhenius公式求出該反應(yīng)溫度范圍的平均活化能。所以選擇方案一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2.方案比較2.方案陳述利用旋光儀可以對麥芽糖水解速率常數(shù)測定，并且可以了解反應(yīng)物濃度與旋光度之間的關(guān)系。用旋光度測定法測定麥芽糖的旋光度，簡便、快速，準(zhǔn)確，重復(fù)性好。

麥芽糖濃度與旋光度成正比用該方法制備標(biāo)準(zhǔn)曲線具有很好的相關(guān)性。由于麥芽糖的水解反應(yīng)可看作偽一級水解反應(yīng)，當(dāng)溫度及氫離子濃度為定值時，反應(yīng)速率常數(shù)為定值，所以對數(shù)據(jù)的處理提供了較大的方便。可行性分析3.可行性分析實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：1、旋光儀

2、恒溫水浴鍋

3、燒杯，容量瓶，錐形瓶、溫度計(jì)等麥芽糖在水中轉(zhuǎn)化成兩分子葡萄糖，其反應(yīng)為：

C12H22O11(麥芽糖)＋H2O→2C6H12O6（葡萄糖）它是一個一級反應(yīng)，在純水中此反應(yīng)的速率極慢，通常需要在H+離子催化作用下進(jìn)行。（由于反應(yīng)時水是大量存在的，盡管有部分水分子參加了反應(yīng)，仍可近似地認(rèn)為整個反應(yīng)過程中水的濃度是恒定的；而且H+是催化劑，其濃度也保持不變。）原理可行性：一級反應(yīng)的速率方程可由下式表示：

-dc/dt=kc

(1)（c為時間t時的反應(yīng)物濃度，k為反應(yīng)速率常數(shù)）上式積分可得：

lnc0-lnc=kt

(2)（c0為反應(yīng)開始時反應(yīng)物濃度）從（2）式可看出，在不同時間測定反應(yīng)物的相應(yīng)濃度，并以lnc對t作圖，可得一直線，由直線斜率即可求得反映速率常數(shù)k。表1已知的物質(zhì)性質(zhì)表2相關(guān)公式由式（3）、（4）和（5）聯(lián)立可解得：

c0＝（α0－α∞）/（β反－β生）

(6)

c=(αt-α∞)/(β反－β生)

(7)將式（6）和（7）帶入（2）式即得：

ln（α0－α∞）-ln(αt-α∞)=kt

(8)顯然，如以ln(αt-α∞)對t作圖可得一直線，從直線斜率即可求得反應(yīng)速率常數(shù)k。③④實(shí)驗(yàn)步驟1.旋光儀的零點(diǎn)校正2.反應(yīng)過程的旋光度測定：20mL麥芽糖溶液→錐形瓶→20mL驗(yàn)算→混合均勻→潤洗旋光管2次→注滿旋光管（剩余溶液置于低于60度的水?。粮伞s氣泡→測量旋光度并記下時間（α1和t1）→每間隔約5分鐘測量一次，共測量7組數(shù)據(jù)。3.α∞的測量：上述7組數(shù)據(jù)測量完成后，倒掉旋光管中未完全水解的溶液，取出置于低于60度水浴的反應(yīng)溶液，冷卻至室溫，用該溶液潤洗2次旋光管，測量α∞1，將旋光管再置于低于60度水浴加熱5分鐘，取出并冷卻后再次測量旋光度α∞2，直至兩次測量的旋光度相等。o研究總結(jié)1、此實(shí)驗(yàn)方案原理清晰簡單2、步驟并不復(fù)雜繁瑣，操作相對簡單3、數(shù)據(jù)便于讀取和處理，所擁有的旋光儀也是常規(guī)實(shí)驗(yàn)室所具備的，具有普遍性，利于我們的實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。4、根據(jù)實(shí)驗(yàn)旋光度的確定，不僅能測定麥芽糖的水解反應(yīng)速率和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的研究，還可根據(jù)Arrhenius公式求出該反應(yīng)溫度范圍的平均活化能。T

W

SSWOT分析S研究總結(jié)1、此實(shí)驗(yàn)基本沒有現(xiàn)成可參考的實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)，只能找到別人做過類似的實(shí)驗(yàn)2、由于此實(shí)驗(yàn)基本沒有人做過，所以很難有做到對實(shí)驗(yàn)過程一些造成誤差的規(guī)避；3、用普通的旋光儀測量糖溶液的旋光度時產(chǎn)生的測量不確定度較大，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度不高O

T

WSWOT分析T研究總結(jié)1、此實(shí)驗(yàn)沒有人做過，所以挑戰(zhàn)這個實(shí)驗(yàn)還是有一定的價值的。2、麥芽糖的旋光度的數(shù)據(jù)很難找到，所以實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)也是具有一定參考價值的。3、實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)室都有配