【2017年整理】实验八蔗糖水解反应速率常数的测定.doc

宁 波 工 程 学 院 物理化学实验报告 专业班级 姓 名 序 号 同组姓名 指导老师 实验日期 2012.3.20 实验名称 实验四 蔗糖水解反应速率常数的测定 一、实验目的 1. 了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。 2. 测定蔗糖水解反应的速率常数和半衰期。 3.了解旋光仪的基本原理，掌握其正确的操作技术。 二、实验原理 反应速率只与某反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应，速率方程可由下式表示： — 式中c为时间t时的反应物浓度，k为反应速率常数。 积分可得： lnc=－kt + lnc0 c0为反应开始时反应物浓度。 当c= c0/2时，对应t可用t1/2表示，称为反应的半衰期，即反应物浓度反应掉一半所用时间，得一级反应的半衰期为： t1/2= 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为： C12H22O11 + H2OC6H12O6 + C6H12O6 (蔗糖) (葡萄糖) (果糖) 它属于二级反应，在纯水中此反应的速率极慢，通常需要在H+离子催化作用下进行。由于反应时水大量存在，尽管有部分水分子参与反应，仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的，而且H+是催化剂,其浓度也保持不变。因此蔗糖转化反应可看作为一级反应。 蔗糖及其转化产物，都具有旋光性，而且它们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应进程。 测量物质旋光度所用的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力，溶剂性质，溶液浓度，样品管长度及温度等均有关系。当其它条件均固定时，旋光度α与反应物浓度c呈线性关系，即 α=Kc 式中比例常数K与物质旋光能力，溶剂性质，样品管长度，温度等有关。 物质的旋光能力用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示： 式中“20”表示实验时温度为20℃，D是指用纳灯光源D线的波长（即589毫微米），α为测得的旋光度，l为样品管长度（dm），cA为浓度（g/100mL）。 作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度=66.6°；生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度=52.5°，但果糖是左旋性物质，其比旋光度=－91.9°。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈左旋性质。因此随着反应的进行，体系的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，体系的旋光度可恰好等于零，而后就变成左旋，直至蔗糖完全转化，这时左旋角达到最大值α∞。 设最初系统的旋光度为 α0=K反cA,0 （t=0，蔗糖尚未水解） （1） 最终系统的旋光度为 α∞=K生cA,0 （t=∞，蔗糖已完全水解） （2） 当时间为t时，蔗糖浓度为cA，此时旋光度为αt αt= K反cA+ K生(cA,0－cA) (3） 联立（1）、（2）、(3)式可得： cA,0==K′（α0－α∞） (4) cA== K′（αt－α∞） (5) 将（4）、（5）两式代入速率方程即得： ln(αt－α∞)=－kt+ln（α0－α∞） 我们以ln(αt－α∞)对t作图可得一直线，从直线的斜率可求得反应速率常数k，进一步也可求算出t1/2。 三、实验仪器、试剂 仪器：旋光仪，停表，恒温水浴一套，移液管（50mL），磨口锥形瓶（100mL），烧杯（100mL），台秤，洗耳球 试剂：蔗糖（AR），盐酸 （3mol/L，AR） 四、实验仪器装置 五、实验步骤 （一）旋光仪的校正 1.了解旋光仪的构造、原理，掌握其使用方法（见附录）。 2.开启水浴恒温水槽的电源开关，并将水浴恒温槽的温度控制在60℃。 3.蒸馏水为非旋光性物质，可用来校正仪器的零点（即α=0时，仪器对应的刻度）。洗净样品管，将样品管一端盖子打开，转入去离子水，然后盖上玻璃片，此时管内不应有空气泡存在，再旋上套盖，使玻璃片紧贴旋光管，勿使漏水。但必须注意旋紧套盖时，不能用力过猛，以免压碎玻璃片，用滤纸擦干样品管，再用擦镜纸将样品管两端的玻璃片擦干净。放入旋光仪，打开电源，预热5-10min，钠灯发光正常。调目镜聚焦，使视野清晰；调检偏镜至三分视野暗度相等为止，记录游标（右边）刻度为检偏镜旋角，记录仪器零点。读数注意0度以下的实际旋光度（读数-180）。读数三次取平均值，即为零点，用来校正仪器的系统误差。 （二）测定 1、 配制蔗糖溶液：用天平称取10克蔗糖放入烧杯中，加蒸馏水溶解后转移到50ml容量瓶中，稀释至刻度。 2、用50ml移液