蔗糖水解反应实验报告讲义.doc

浙江万里学院生物与环境学院 化学工程实验技术实验报告 实验名称：蔗糖水解反应速率常数的测定 姓名 成绩 班级 学号 同组姓名 实验日期 指导教师签字 批改日期 年 月 日 实验预习（30分） 实验目的 1．根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应率度常数。 2．了解自动旋光仪的基本原理、掌握使用方法。 实验原理 蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为： C12H22O11 ＋ H2O C6H12O6 +C6H12O6 蔗糖 葡萄糖 果糖 ? 为使水解反应加速，反应常常以H3O+为催化剂，故在酸性介质中进行。水解反应中，水是大量的，反应达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度相比可认为它的浓度没有改变，故此反应可视为一级反应，其动力学方程式为： （1） 或 （2） 式中： c0 为反应开始时蔗糖的浓度； c为时间t时蔗糖的浓度。 当时，t 可用表示，即为反应的半衰期。 上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速度常数 k，而与起始浓度无关，这是一级反应的一个特点。 蔗糖及其水解产物均为旋光物质，当反应进行时，如以一束偏振光通过溶液，则可观察到偏振面的转移。蔗糖是右旋的，水解的混合物中有左旋的，所以偏振面将由右边旋向左边。偏振面的转移角度称之为旋光度，以表示。因此可利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源的波长以及反应时的温度等因素有关。 为了比较各种物质的旋光能力。引入比旋光度 这一概念，并以下式表示： = （3） 式中：t为实验时的温度；D为所用光源的波长；为旋光度；为液层厚度（常以10cm为单位）；c为浓度（常用100 mL溶液中溶有m克物质来表示），（3）式可写成： （4） 或 （5） 由（5）式可以看出，当其他条件不变时，旋光度与反应物浓度成正比，即 （6） 式中：是与物质的旋光能力、溶液层厚度、溶剂性质、光源的波长、反应时的温度等有关的常数。 蔗糖是右旋性物质（比旋光度），产物中葡萄糖也是右旋性物质（比旋光度），果糖是左旋性物质（比旋光度 ）。因此当水解反应进行时，右旋角不断减小，当反应终了时体系将经过零变成左旋。 因为上述蔗糖水解反应中，反应物与生成物都具有旋光性。旋光度与浓度成正比，且溶液的旋光度为各组成旋光度之和（加和性）。若反应时间为0、t、时溶液的旋光度为、、则由（6）式即可导出： （7） （8） 将（7）、（7）式代入（2）式中可得： （9） 将上式改写成： （10） 由（10）式可以看出，如以 对 t 作图可得一直线，由直线的斜率即可求得反应速度常数k。 本实验就是用旋光仪测定 、值，通过作图由截距可得到。 简述实验所需测定参数及其测定方法： 取8.33ml浓盐酸于烧杯中，加入少量蒸馏水混合，转移到50ml容量瓶，定容至50ml，摇匀静置。取10g于烧杯中，加入少量蒸馏水混合，转移到50ml容量瓶，定容至50ml，摇匀静置。分别将2溶液倒入烧杯中，将盐酸溶液倒到蔗糖溶液中，溶液倒入一半时开始计时，然后分别测反应5min、10min、15min、20min、30min、50min时的旋光度值。 将剩下的溶液放入60℃ 左右的水浴中温热30min，以加速水解反应，然后冷却至实验温度。测得旋光度值为α∞ 实验操作要点： 1、装上溶液后的样品管内不能有气泡产生，样品管要密封好，不要发生漏液现象； 2、样品管洗涤及装液时要保管好玻璃片和橡皮垫圈，防止摔碎或丢失； 3、配制蔗糖溶液时要注意使蔗糖固体全部溶解，并充分混均溶液； 4、测定α∞时，要注意被测样品在50~60℃条件恒温50min后(但不能超过60℃，否则有副反应发生)，移到超级恒温器中再恒温20min； 5、必须对旋光仪调零校正，若调不到零，需要进行数据校正。 实验操作及原始数据表（20分） 1. 将实验数据记录于下表： 温度： ；盐酸浓度：2mol·L-1 ；α∞： 反应时间 αt αtα∞ ln(αt－α∞) 5min 10 min 1