蔗糖水解反应速率常数的测定

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1、蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的（1）根据物质的旋光性质研究蔗糖水解反应，测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期；（2）了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系；（3）了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的使用方法。二、实验原理蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖，反应式如下：C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖蔗糖水解速率极慢，在酸性介质中反应速率大大加快，故H+为催化剂。由于反应时H2O是大量存在的，尽管有部分水参加反应，仍近似认为整个反应过程中水的浓度是恒定的，故蔗糖水解反应可近似为一级反应。一级反应的速率方程可由下表示：（1）积分式为：（2）当

2、c=0.5c0时，可用t1/2表示，即为反应的半衰期：（3）从（2）式可看出在不同的时间测定反应物的相应浓度，并以lnct对t作图得一直线，由直线斜率即可求出反应速率常数k。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、光源波长及反应时的温度等因素有关。当其他条件固定时，旋光度α与反应物浓度c呈线性关系：α=Ac（4）式中A与物质的旋光能力、溶液厚度、溶剂性质、光源波长、反应温度等有关系的常数。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（有加和性）。当反应进行到某一时刻，体系的旋光度进过零点，然后左旋角不断增加。当

3、蔗糖完全转化时，左旋角达到最大值α∞。若以α0，αt，α∞分别为反应时间0，t，∞时溶液的旋光度，则有：（5）显然,以对t作图可得一直线,从直线斜率即可求得反应速率常数k。如果测出两个不同温度时的值，利用Arrhenius公式求出反应在该温度范围内的平均活化能。（6）三、仪器与试剂仪器：WZZ-2B型自动旋光仪1台；旋光管（20cm）1支；超级恒温水浴1套；叉形反应管2支；移液管(25mL)2支；容量瓶（50mL)1个；秒表1块试剂：蔗糖(分析纯)；HCl溶液(分析纯)(2.0mol/L)四、实验步骤1.调恒温水浴至所需的反应温度30oC。2.开启旋光仪,打开光源开关,钠灯亮,

4、经15分钟预热后使之发光稳定。3.打开光源开关，若光源开关扳上后，钠光灯熄灭,则将光源开关重复拔动1～2次,使钠灯在直流下点亮为正常。4.按测量开关,仪器进入待测状态。将装有蒸馏水或空白溶液的旋光管放入样品室,盖好箱盖,待显示读数稳定后,按清零钮完成校零。旋光管中若有气泡,应使气泡浮于凸颈处;通光面两端若有雾状水滴,可用滤纸轻轻揩干。旋光管端盖不宜旋得过紧,以免产生应力,影响读数。旋光管安放时应注意标记的位置和方向,以保证每次测量时一致。5.αt的测定用移液管移取20%的蔗糖溶液25mL放入叉形管直管，移取25mL2mol/LHCI溶液放入叉形管侧管（注意勿使两溶液混合），然后

5、盖上胶塞，将叉形管置于恒温槽中恒温。待溶液恒温后（不能少于10分钟），将已恒温的盐酸溶液，倒入蔗糖溶液中，立刻开始计时，作为反应的起点。将溶液摇匀后，迅速用少量混合液清洗旋光管二次，然后将此混合液注满旋光管，盖好盖子（检查是否漏液和形成气泡），擦净旋光管两端玻璃片，立即置于旋光仪中，测定不同时间的旋光度。第一个数据要求在反应开始后2-3分钟内测定。开始20分钟内，每两分钟读数一次，以后每五分钟读一次。直至旋光度为负值为止。6．α∞的测定为了得到反应终了时的旋光度α∞，将步骤5叉形管中的剩余混合液转入50mL容量瓶，置于50～60℃的水浴锅中恒温60分钟，使水解完全。然后冷却至实

6、验温度，再按上述操作，将此混合液装入旋光管，测其旋光度，此值即可认为是α∞。7.调恒温水浴温度至35℃,重复上列步骤5～6,测量另一温度下的反应数据。8.实验结束后应立即将旋光管洗净擦干。依次关闭测量、光源、电源开关。五、数据记录与处理1.将所测的实验数据记录于下表中：实验温度：25℃；HCI浓度：2mol/L;α∞为-0.134。表1:25℃下时间与旋光度的数据反应时间t/minαtαt-α∞lg(αt-α∞)015.50015.6342.749714.40014.5342.676914.23314.3672.6651214.06714.2012.6531513.90014.

7、0342.6411813.46713.6012.6102413.20013.3342.5902713.00013.1342.5753012.80012.9342.5603312.73312.8672.5553612.53312.6672.5393912.43312.5672.5314212.36712.5012.5264812.13312.2672.5075111.80011.9342.479表2:35℃下时间与旋光度的数据反应时间t/minαtαt-α∞lg(αt-α∞)015.50015