利用旋光法测定蔗糖转化反应郑州大学化学系级詹.pptxVIP

利用旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数

蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应为C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6(蔗糖)(葡萄糖)(果糖)它是一个二级反应,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.由于反应时水是大量存在的,尽管有部分水分子参加了反应,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。基本原理

当C=0.5Co时,可用t1/2表示，即半衰期为从(2)式不难看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，并以ln对t作图，可得一直线，由直线斜率即可得反应速率常数k’，然而反应是在不断进行的，要快速分析出反应物的浓度的困难的.但蔗糖及其转化物，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的进程。c为时间t时的反应物浓度，k’为反应速率常数.积分可得一级反应的速率方程可由下式表示

测量物质旋光度的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。当其它条件固定时，旋光度α与反应物浓度C呈线形关系，既α=βC(4)式中比例常数β与物质旋光能力、溶液性质、溶液浓度、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:[α]20D=100α/lc(5)式中[α]D20右上角的“20”表示实验时温度为20oC,D是指用钠灯光源D线的波长(即589nm)，α为测得的旋光度(o)，l为样品管长度(dm)，c为浓度(g/100ml)。

作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度[α]D20=+66.6o;生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度[α]D20=+52.5o，但果糖是左旋性物质，其比旋光度[α]D20=-91.9o，由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大,所以生成物呈现左旋性质。因此随着反应进行,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∞。1设体系最初的旋光度为α0=β反C0(t=0,蔗糖尚未转化)(6)体系最终的旋光度为α∞=β生C(t=∞,蔗糖已完全转化)(7)(6)和(7)中β反和β生分别为反应物与生成物的比例常数。2

当时间为t时,蔗糖浓度为c,此时旋光度为αt，即αt=β反C+β生(Co–C)(8)由(6)、(7)和(8)联立可解得C0=(αo-α∞)/(β反-β生)=β′(αo-α∞)(9)C=(αt-α∞)/(β反-β生)=β′(αt-α∞)(10)将(9)和(10)代入(2)式即得ln(αt-α∞)=-Kt+ln(αo-α∞)(11)显然,以ln(α0-α∞)对t作图可得一直线,从直线斜率既可求得反应速率常数k。

仪器试剂01自动数字旋光仪恒温箱恒温槽02容量瓶(50ml)锥形瓶(150m)03葡萄糖(分析纯)04移液管(25ml,50ml0)05蔗糖(分析纯)HCL溶液(4.00mol.dm-3)06蔗糖酶液(自制)07

自动数字旋光仪

了解自动旋光仪的结构，工作原理和使用方法。清洗旋光管，校零。配制1.8mol?dm-3的盐酸溶液。配制蔗糖溶液（10g/50mL）,25℃预热10min。混合溶液并开始计时。淌洗旋光试管，装样、擦净试管外壁并放入旋光仪中。从开始记时算起，反应到大约第3分钟时读取第一个数据，然后分别在第5、7、9、12、14、16、18和20分钟时各记录一个?值，此后每隔5分钟记录一次，一直记录到旋光度出现第一个负值为止。实验步骤

将测定?时剩余的溶液倒入洁净的大试管里，并置于60℃恒温水浴中30分钟，然后冷却到室温再装管测定三次旋光度取平均值（即??）。实验完毕后，将“光源”开关置于交流档，关闭电源。小心地清洗仪器，尤其是旋光管要清洗干净，至无酸性为止，以避免腐蚀旋光管两端的金属部件，且注意不要丢失旋光管两端的玻片和密封圈。

将室温下的?t、??、时间t、温度T的数据列表备用。作出?t～t曲线，在?t～t曲线上按时间等间隔地读取8组?t～t数据，连同对应的数据列表备用。作出直线ln（?t—??）