蔗糖水解速率常数的测定实验报告

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蔗糖水解速率常数的测定实验报告

蔗糖水解速率常数的测定实验报告

蔗糖水解速率常数的测定

一．实验目的：

1.测定蔗糖水溶液在H+催化下转化反应的速度常数和半衰期。

2.掌握旋光仪的使用。

二．实验原理：

蔗糖水解反应式为：

C12H22O11H2OHC6H12O6C6H12O6 蔗糖葡萄糖果糖

H是催化剂，如果无H存在，反应速度极慢，此反应是二级反应。但于反应时水是大量存在的，整个反应过程中水的浓度可近似为恒定，因此可视为准一级反应，反应速度方程如下：

dCAkCA dt式中CA为t时刻的蔗糖浓度，k为反应速度常数。

若令蔗糖起始浓度为，式积分得：

CA,0 ln kt

CA 于蔗糖、葡萄糖和果糖都含有不对称的碳原子，它们都是旋光性物质，但

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它们的旋光能力各不相同，其中蔗糖右旋，比旋光度20D，葡萄糖右旋。

比旋光度20D，所以随着反应的进行，D，果糖左旋，比旋光度物质的旋光度不断变化，右旋逐渐变为左旋，故可利用体系在反应过程中旋光度的变化来量度反应的进程。

旋光度的测量可使用旋光仪。当样品管长度，光波波长、温度、溶剂等其他条件都不变时，溶液旋光度α与其中旋光性物质浓度C呈线性关系。

KC 式中比例常数K与物质的旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度等有关。

旋光度只有相对含义，它因实验条件的不同会有很大的差异。物质的旋光能力可用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示：

1020 D

lC式中：20为实验时的温度20℃；D是指所用钠光灯源D线，波长为589nm；为测得的旋光度；l为样品管的长度；C为浓度。

设反应初始时即t=0时，蔗糖的浓度为CA，O，当时间为t时，蔗糖的浓度为CA 。则

20蔗糖尚未水解）(18-5) 0K反CA,O 式中K反和K生分别为反应物与生成物的比例系数。而当t=t时。

tK反CAK生、、式可以解得：

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CA, C将、两式代入式，整理得：

klg(t)tlg(0)

式可以看出，以lg(αt-α∞)对t作图为一直线，斜率m得反应速度常数k，半衰期t12ln2kk，可求也可求得。

三．实验步骤：

1．调节空气恒温箱温度在25℃，用蒸馏水校正旋光仪的零点，熟悉旋光仪的调节和读数。

2．将蔗糖溶液、·L-1HCl溶液、反应完毕液分别置于锥形瓶中，放在已调节到25℃的恒温槽中恒温。

3．用移液管吸取已恒温的蔗糖溶液至干燥的锥形瓶中，再用另一支移液管吸取已恒温的 mol·L-1HCl溶液加入其中。迅速混合均匀，并用少量此溶液冲洗10cm长的样品管二次，然后将反应液充满样品管，盖好盖子并擦干样品管外部，立即将样品管放入旋光仪，调节至三分视界消失、暗度相等，先准确记下时间，再读取此时的旋光度读数。开始的20分钟内每2分钟测取一次读数，此后随着反应速度变慢，可将时间间隔逐渐适当放长，每3~5分钟测取一次读数，大约连续测量小时，读数间隔时间如较长，可暂时关闭光源。

4．如上法测定实验温度下反应完毕液的旋光度α∞。

注意事项：

1．样品管通常有10厘米和20厘米两种长度，一般选用10厘米长度的，这样换算成比旋光度时较方便。但对于

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旋光能力较弱或溶液浓度太稀的样品，需用20厘米长的样品管。

2．旋光度受温度的影响较敏感，一般来说，旋光度具有负的温度系数，其间不存在简单的线性关系，且随物质的构型不同而异，但一般均在-

度-1之间，因此，在精密测定时必须用装有恒温水夹套的样品管，恒温水超级恒温槽循环控制。

3．样品管的玻璃窗片是光学玻璃制成的，用螺丝帽盖及橡皮垫圈拧紧时，不能拧得过紧，以不漏水为限，否则，光学玻璃会受应力而产生一种附加的偏振作用，给测量造成误差。

4．配制蔗糖溶液前，应先将其经380K烘干。实验结束时，应将样品管洗净，防止酸腐蚀样品管盖。同时，应将锥形瓶洗干净再干燥，以免发生碳化。

四．数据记录与处理：

实验温度___25℃___________气压_____1atm__________α∞_ - _ 时间αt αt-α∞2′56″ 4′44″ 6′39″ 8′18″ 10′08″11′56″ 13′40″ 15′52″ 17′51″ 19′50″ 22′23″ 25′19″ 28′25″ 31′42″34′20″ 37′25″ 40′59″ 45′31″ 49′38″ 54′52″ 58′23″ 62′52″ 67′04″

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71′44″ 76′36″ 2 80′48″ -

1．算各时间t的αt-α∞和lg (αt-α∞)数值，填入上表。

lg (αt-α∞) 2．lg (αt-α∞)对t作图，直线斜率求反应速度常数k，并计算半衰期t1/2 。

lg(t)ktlg(0) (αt-α∞)/min曲线可得其斜率为-，近而求出反应速率常数k=×10-4s-1,

t12ln2k=2183s

思考与讨论

1．本实验中是否需要对每一个数据进行零点校正？

2．为什么t=0时，反应液的旋光度可以不测？是否可在测定第一个旋光度时开始计时？为什么？

3．在混合蔗糖溶液和HCl溶液时，可否把蔗糖溶液加入到HCl溶液中去？为什么？

4．本实验中如果不把剩余反应液在恒温槽中加热2小时，则可以在室温下放24小时后再测α∞，两种方法t不同，对测定速度常数k有无影响？通常说反应速度常数k要随温度而变化，采用2小时的方法测定α∞，是否会影响k 的数值？五、思考题

1、说出蔗糖溶液在酸性介质中水解反应的产物是什么？此反应为几级反应？