实验八蔗糖水解反应速率常数的测定.doc

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1、物理化学实验报告序号：学生姓名：学号：学院：化学化工学院班级：10级制药班专业：制药工程指导老师：张建策实验名称：蔗糖水解反应速率常数的测定实验日期：2012年5月9日实验室：7408同组者：实验八蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的1.根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速率常数。2.了解旋光仪器仪的基本原理,掌握其使用方法。二、实验原理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

2、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。因此在一定浓度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，蔗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：式中：c为蔗糖溶液浓度，k为蔗糖在该条件下的水解反应速率常数。令蔗糖开始水解反应时浓度为c0，水解到某时刻时的蔗糖浓度为ct，对上式进行积分得：该反应的半衰期与k的关系为：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

3、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。当温度、波长、溶剂一定时，旋光度的数值为：或式中L为液层厚度，即盛装溶液的旋光管的长度；C为旋光物质的体积摩尔浓度；[α]Dt为比旋光度；t为温度；D为所用光源的波长。在其他条件不变的情况下，旋光度α与反应物浓度C呈正比。即比例常数与物质旋光能力，溶剂性质，样品管长度，光源的波长，溶液温度等有关。可见，旋光度与物质的浓度有关，且溶液的旋光度为各组分旋光度之和。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，

4、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∞。反应过程浓度变化转变为旋光度变化：C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6t=0C000t=tCtC0-CtC0-Ctt=∞0C0C0当t=0时，溶液中只有蔗糖，溶液的旋光度值为：α0=K蔗糖C0（1）当t=∞时，蔗糖完全水解，溶液中只有葡萄糖和果糖。旋光度

5、为：α∞=(K葡+K果)C0（2）当t=t时，溶液中有蔗糖、果糖和葡萄糖，此时旋光度为：αt=K蔗糖Ct+(K葡+K果)(C0-Ct)(3）联立（1）、（2）、(3)式可得：C0=（4）Ct=(5)将（4）、（5）两式代入即得：即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。可通过作图求的α0。三、仪器与试剂旋光仪（1台）；50ml容量瓶（1个）；5mL移液管（1支）；25ml移液管（1支）；锥形瓶（3个）；恒温水水浴（1台）；秒表（1个）；蔗糖；分析台秤（1台）；

6、蔗糖；HCL溶液（2mol/L）。四、实验步骤1．溶液配制：称取10克蔗糖放在烧杯中，加蒸馏水溶解，移至50ml容量瓶，加水稀释至刻度。用25ml移液管移取蔗糖溶液于2个锥形瓶，准确加入5ml2mol/L的HCl溶液，按下秒表开始计时（注意：秒表一经启动，勿停直至实验完毕）。将其中一份放入恒温水浴中加热，另一份用另一个锥形瓶相互倾倒2~3次，使溶液混合均匀。2.ɑt测定：迅速用反应混合液将旋光管管洗涤1次后，将反应混合液装满旋光管，擦净后放入旋光仪，测定规定时间的旋光度。反应前期可2min测一次，反应速度变慢后可5~10min测一次，测至60

7、min即可。3.α∞的测量：将放入恒温水浴中加热的溶液使反应充分后拿出，冷却至室温后测定体系的旋光度。五、实验数据记录和处理1.将实验数据记录于下表。室温：27.1℃大气压：100.816kPa反应温度：27.1℃CHCl=2mol/Lα∞=-7.67表1蔗糖反应液所测时间与旋光度原始数据t／min468101215αt18.6218.5118.2818.0517.8517.27t／min202530405060αt16.4715.6514.7412.8811.009.152．根据上表数据，算出相应的ln(αt－α∞)的数值计入表格，并以In

8、(αt－α∞)对t作图。表2In(αt－α∞)与t数据t／min468101215ln(αt－α∞)3.26923.26503.25623.24733.23953.