蔗糖水解反应速率常数得测定一、实验目得1、根据物质得光学性质研究蔗糖水解反应,测定其反应速率常数。2、了解旋光仪器仪得基本原理,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:它属于二级反应,在纯水中此反应得速率极慢,通常需要在H+离子催化作用下进行。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得浓度就是恒定得,而且H+就是催化剂,其浓度也保持不变。因此在一定浓度下,反应速度只与蔗糖得浓度有关,蔗糖转化反应可瞧作为一级反应。一级反应得速率方程可由下式表示:式中:c为蔗糖溶液浓度,k为蔗糖在该条件下得水解反应速率常数。令蔗糖开始水解反应时浓度为c0,水解到某时刻时得蔗糖浓度为ct,对上式进行积分得:该反应得半衰期与k得关系为:蔗糖及其转化产物,都具有旋光性,而且它们得旋光能力不同,故可以利用体系在反应进程中旋光度得变化来度量反应进程。测量物质旋光度所用得仪器称为旋光仪。溶液得旋光度与溶液中所含旋光物质得旋光能力,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,旋光度得数值为:或为液层厚度,即盛装溶液得旋光管得长度;为旋光物质得体积摩尔浓度;为比旋光度;为温度;为所用光源得波长。比例常数'K与物质旋光能力,溶剂性质,样品管长度,光源得波长,溶液温度等有关。可见,旋光度与物质得浓度有关,且溶液得旋光度为各组分旋光度之与。作为反应物得蔗糖就是右旋性物质,其比旋光度;生成物中葡萄糖也就是右旋性物质,其比旋光度;但果糖就是左旋性物质,其比旋光度。由于生成物中果糖得左旋性比葡萄糖右旋性大,所以生成物呈左旋性质。因此随着反应得进行,体系得右旋角不断减小,反应至某一瞬间,体系得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。反应过程浓度变化转变为旋光度变化:当t=0时,溶液中只有蔗糖,溶液得旋光度值为:(1)当t=∞时,蔗糖完全水解,溶液中只有葡萄糖与果糖。旋光度为:(2)当t=t时,溶液中有蔗糖、果糖与葡萄糖,此时旋光度为:(3)经数学处理得:(4)(5)即得: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);蔗糖;HCL溶液(2mol/L)。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得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、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,测定规定时间得旋光度。反应前期可2min测一次,反应速度变慢后可5~10min测一次,测至60min即可。3、得测量:将放入恒温水浴中加热得溶液使反应充分后拿出,冷却至室温后测定体系得旋光度。五、实验数据记录与处理室温:22、4大气压:101、36反应温度:22、4=2=-4、67表1蔗糖反应液所测时间与旋光度数据4681012、5512、3612、2612、0111、4910、799、587、635、844、012、8462、8352、8292、8142、7832、7382、6572、5102、3522、161根据上表数据,算出相应得ln(αt-α∞)得数值计入表格,并以In(αt-α∞)对t作图。图1由线性拟合得到:由直线斜率求出反应速率常数k(直线斜率得相反数即为速率常数k),并计算反应得半衰期即:则速率常数:半衰期:六、思考题1、蔗糖水解反应速率常数与哪些因素有关？与反应温度与反应活化能有关2、反应开始时,为什么将盐酸倒入蔗糖溶液,而不就是相反？因为盐酸与蔗糖溶液反应就是个放热得过程,盐酸得比重比蔗糖溶液得比重大,如果将蔗糖溶液倒入盐酸中会由于热量不能及时散发而发生溶液飞溅。3、记录反应开始得时间迟点或早点,就是否影响值得测定？影响值得测定