蔗糖水中反应的速率常数和半衰期检测方案(旋光仪)

旋光法测定蔗糖反转反应的速率常数 一、目的要求 1、 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，掌握旋光仪的正确使用方法。 二、仪器与试剂 WZZ-2B自动旋光仪(上海仪电物理光学仪器有限公司生产)，样品管，秒表，恒温槽，量筒，锥形瓶，蔗糖水溶液，盐酸水溶液。 三、实验原理 蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为 H+C12H22O11(蔗糖)+H2O C6H1206(葡萄糖)+C6H1206(果糖) 为使水解反应加速，反应常常以H+为催化剂。由于在较稀的蔗糖溶液中，水是大量的，反应达终点时，虽然有部分水分子参加了反应，但与溶质(蔗糖)浓度相比可以认为它的浓度没有改变。因此，在一定的酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，所以该反应可视为一级反应(动力学中称之为准一级反应)。该反应的速度方程为： dC/dt= kC 其中C为蔗糖溶液的浓度，k 为蔗糖在该条件下的水解反应速度常数该反应的半衰期与k的关系为t1/2=In2/k 蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性的物质，即都能使透过它们的偏振光的振动面旋转一定的角度，称为旋光度，以α表示。其中蔗糖、葡萄糖能使偏振光的振动面按顺时针方向旋转，为右旋光性物质，旋光度为正值。而果糖能使偏振光的振动面按逆时针方向旋转，为左旋光性物质，旋光度为负值。 反应进程中，溶液的旋光度变化情况如下 当反应开始时，t=0，溶液只有蔗糖的右旋，旋光度为正值，随着反应的进行，蔗糖溶液减少，葡萄糖和果糖浓度增大，由于果糖的左旋能力强于葡萄糖的右旋。整体来说，溶液的旋光度随着时间而减少。当反应进行完全时，蔗糖溶液为零，溶液中只有葡萄糖和果糖，这时，溶液的旋光度为负值。可见，反应过程中物质浓度的变化可以用旋光度来代替表示。 从上式可见，以ln a-α)对t作图，可得一直线，由直线斜率可求得速度常数k。 四、实验步骤 1、从烘箱中取出锥形瓶。恒温槽调至55℃。 2、开启旋光仪，按下"光源”和“测量"。预热10分钟后，先净样品管，然后在样品管中装人蒸馏水，测量蒸馏水的旋光度，之后清零。 3、量取蔗糖和盐酸溶液各30毫升至干净干燥的锥形瓶，盐酸倒入蔗糖中，摇匀，然后迅速用此溶液 洗涮样品管3次，再装满样品管，放入旋光仪中，开始记时。将锥形瓶放入恒温槽中加热，待30分钟后取出，冷却至室温。 4、记时至2分钟时，按动“复测"，记录。如此每隔2分钟测量一次，直至30分钟(注意数值为正值时使用“+复测"，数值为负值时使用“-复测")。 5、倒去样品管中的溶液，用加热过的溶液洗涮样品管3次，再装满样品管，测其旋光值，共测5次，求平均值。 五、实验数据记录 时间/min 2 4 6 8 10 12 14 16 αt/度 3.565 3.375 3.265 3.050 2.850 2.690 2.495 2.230 时间/min 18 20 22 24 26 28 30 αt/度 2.045 1.890 1.665 1.025 0.845 0.600 0.175 αo=-0.570、-0.590、-0.590、-0.605、-0.610 αoo的平均值为：-0.593 六、数据处理 16 18 20 22 24 26 28 30 -0.593 -0.593 -0.593 -0.593 -0.593 -0.593 -0.593 -0.593 2.230 2.045 1.890 1.665 1.025 0.845 0.600 0.175 1.03780 0.97002 0.90947 0.81448 0.48119 0.36325 0.17467 -0.26396 由Ln(at-ao) ~t直线y=-0.0662x+1.4062可求得：蔗糖的转化反应速率K=0.0662 半衰期：ti=1n2_0.693)3=10.47min2 k k 七、实验结果 本实验测得蔗糖的反转反应速率K=060662 ，半衰期为 10.47min ，测得的旋光度变化趋势是从大到小，最终出现负值。证明果糖的旋光度为负值，并在数值上大于葡萄糖的旋光度值。而最终的旋光度几乎不变，这说明反应几乎已经达到极限。 旋光法测定蔗糖反转反应的速率常数详情请见附件！