旋光法测量蔗糖水解反应速率常数

《旋光法测量蔗糖水解反应速率常数》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、实验七旋光法测量蔗糖水解反应速率常数一、冃的要求1.了解旋光仪的基木原理。2.了解反应物浓度与旋光度Z间的关系。3.测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。二、基本原理蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为：Ci2H22O11(^^)+H2O->C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(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『离子催化作用下进行。曲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11『是催化剂，其浓度也保持不变。因此蔗

2、糖转化反应可看作为一级反应。一级反应的速率方程可由下式表示：—dc/dt=kc.c?=kc(1)式中c为时间t时的反应物浓度，k为反应速率常数。上式积分可得：lnco-lnc=kt(2)Co为反应开始时反应物浓度。当c=l/2co时，时间t可用切2表示，即为反应半衰期：ti/2=(ln2)/k=0.693/k(3)从(2)式可看出，在不同吋间测定反应物的相应浓度，并以Inc对t作图，可得一直线，曲直线斜率即可求得反映速率常数k。然而反应是在不断进行的，要快速分析出反应物的浓度是困难的。但蔗糖及其转化产物

3、，都具冇旋光性，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來度量反应的进程。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冇关系。当其它条件均固定吋，旋光度Q与反应物浓度c呈线性关系，即a=[a]2°d1c(4)作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度[a]20d=-66.6°；生成物葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度[a]20d=52.5°；但果糖是左旋性物质,其比旋光度】a]20D=-91.9°。由于生成物中果糖

4、的左旋性比葡萄糖的右旋性犬，所以生成物呈现左旋性质。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，这吋左旋角达到最大值a5设体系最初的旋光度为：ao=P反Co(t=0,蔗糖尚未转化)(5)体系最终的旋光度为：(6)aoo=P生Co(t=°°,蔗糖已完全转化)式（5）和（6）中B反和B生分别为反应物与生成物的比例常数。当吋间为t时，蔗糖浓度为c,此吋旋光度为a即at=3反c+(B生co—c)(7)由式(5)、(6)和(7)联立可解得:

5、c()=(a。—。8)/(B反—B生)=B，(ao—。8)(8)c=(a(-aoo)/(B反一B生)二P9(at—aoo)(9)将式(8)和(9)带入(2)式即得：In(a0—aoo)-In(at-a«>)=kt(10)显然，如以ln（at-aTO）对t作图可得一直线，从直线斜率即可求得反应速率常数ko三、仪器试剂旋光仪移液管（25ml）2支蔗糖（20g/10mL）HC1溶液（4mol/L）锥形瓶（150mL）四、实验步骤1.旋光仪的零点校正2.反应过程的旋光度测定：20mL蔗糖-锥形瓶-＞20mL验算

6、一＞混合均匀一＞润洗旋光管2次T注满旋光管（剩余溶液置于低于60度的水浴）T擦干T赶气泡T测量旋光度并记下时间（5和t］）-＞没间隔约5分钟测量一次，共测量7组数据。3.a8的测量：上述7组数据测量完成后，倒掉旋光管中未完全水解的溶液，取出置于低于60度水浴的反应溶液，冷却至室温，用该溶液润洗2次旋光悖，测量a将旋光管再置于低于60度水浴加热5分钟，取出并冷却后再次测量旋光度a~2,直至两次测量的旋光度相等。五、数据处理：1.原始记录2.画如下表格时间t/min旋光度a/°at-axln(arax)ti

7、=07.3510.852.38丫2=5.04.207.702.04t3=10.22.756.251.83t4=14.91.905.401.69t5=20.11.104.601.53t6=25.30.504.001.39t7=30.1-0.203.301.1900-3.500/3.作图注意：1纵坐标和横坐标的名称和单位要标出1.作的肓线应使图中的7个点均匀分布在肓线两侧在直线上任取两点A和B,其坐标分别为(6.85,2.02)和(21.49,1.48)直线的斜率为:=-0.0372.02-1.48_0.5

8、46.85-21.49--14.64所以反应的速率常数为：k=0.037(min1)半衰期『1/2=In2T0.693~0.037=18.73(min)六、思考题:1.时间t/min旋光度a/°t]=07.35七2=5.04.20t3=10.22.75t4=14.91.90t5=20.11.10t6=25.30.50t7=30.1-0.2000-3.50原始记录姓名：班级:学号:旋光法测量蔗糖水解反应速率常数反应温度：15.3°C