旋光率的测定.doc

旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 Ⅰ．目的要求 一、了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。 二、测定蔗糖水解转化反应的速率常数和反应的半衰期。 Ⅱ．基本原理 蔗糖在水中会水解转化为葡萄糖与果糖： C12H22O11+H2OC6H12O6+ C6H12O6 蔗糖 葡萄糖 果糖 这是一个二级反应。在水中此反应进行很慢，通常需在H+催化下进行。由于反应时水是大量存在的，可以认为反应过程中水的浓度是不变的，而H+离子只起催化作用，浓度也保持不变，因此蔗糖转化反应可以看为一级反应，即所谓准一级反应。 一级反应的反应速率方程为 （9-1） 式中k为反应速率常数，cA为时间t时的反应物浓度。积分上式可得 （9-2） （9-3） （9-4） 式中cA0为反应物反应开始时的浓度。 当时，t用t1/2表示，称为反应半衰期。 （9-5） 本实验中反应物和生成物均具有旋光性，且旋光能力不同，故可采用体系在反应过程中旋光度变化来量度反应的进程。 量度旋光度所用的仪器称为旋光仪。测得旋光度的大小与溶液中所含的旋光物质的旋光能力、溶剂的性质、溶液的浓度、样品管的长度、光的波长以及温度等均有关。在其它条件均固定时，旋光度α与反应物浓度成正比 α=kc 物质的旋光能力用比旋光度来量度，比旋光度由下式来表示 式中20表示实验温度为20℃，D表示所用为钠光源D线，波长为589nm，α为测得的旋光度，L为样品管长度（m），c为样品浓度（kg/m3）。 当温度、光源波长及溶剂一定时，各种物质的为一定值，如以水为溶剂时，蔗糖的=+66.6°,葡萄糖的=+52.5°,果糖的=-91.9°。 当比旋度、旋光管的长度一定时，溶液的旋光度α与物质B的浓度cB成正比，即 α=kBcB （9-6） 式中kB为比例常数。 反应开始时，系统的旋光度为正值，随着反应的进行，溶液中葡萄糖和果糖逐渐增多，虽然二者的浓度相等，但由于果糖的左旋性比葡萄糖的右旋光性大，因此系统的旋光度不断变小，且由正值变为负值，即系统旋光性由右旋逐渐变为左旋。 设系统的起始旋光度为α0，时间t时的旋光度为αt，反应终了时的旋光度为，依据（9-6）式可得 （9-7） (9-8) (9-9) 由(9-7)、(9-8)、（9-9）三式联立可解得 （9-10） （9-11） 将此两式代入（9-2）式并整理可得 （9-12） 由作图得一直线，由直线斜率可求出反应速率常数k。 Ⅲ．仪器 试剂 旋光仪 1台 超级恒温槽（公用） 1台 秒表 1只 容量瓶 （50ml） 1只 锥形瓶 （100ml） 1只 移液管 （25ml） 2只 吸耳球 1只 台称 （公用） 1台 蔗糖（分析纯） 盐酸溶液（2mol/L） Ⅳ．实验步骤 一、参阅附录中有关旋光仪部分，熟悉旋光仪的构造、原理和使用方法。 二、校正旋光仪零点 打开旋光仪电源开关，预热几分钟。然后将已洗净的旋光管的一端的盖子旋紧，由另一端向管内装满蒸馏水，使水形成一凸出的液面，取玻璃盖片从旁边轻轻推入盖好，再旋紧套盖，勿使漏水，管内应尽量避免有水泡存在。若有微小气泡，应设法赶至管的凸肚部分（玻璃盖子勿在水槽中洗涤，防止丢失）。用纸揩干旋光管外部，再用擦镜纸擦两端玻片。将旋光管置于旋光仪内，凸肚一端位于靠光源方，盖上槽盖，按退零按钮，使显示屏上读数为零。 三、测定αt值 称取10克蔗糖，溶于蒸馏水中，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的锥形瓶中，用另一支移液管移取25ml浓度为2mol/L的HCl溶液加到盛有蔗糖的锥形瓶中混合，并在HCl溶液加至一半时，开动秒表作为反应时间的开始。不断振荡摇动锥形瓶，取出少量清洗旋光管，然后以混合液注满旋光管（方法同步骤二），揩干净