旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告
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旋光法测定蔗糖转化反应的活化能一、实验目的1.了解蔗糖转化反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。
2.测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。
3.了解旋光仪的基本原理,掌握其使用方法。
二、 基本原理蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖,其反应为:C 12H 22O 11+H 2O C 6H 12O 6+C 6H 12O 6 (蔗糖) (葡萄糖) (果糖)它是一个二级反应,在纯水中此反应的速率很慢,通常需要在H +离子催化作用下进行。
由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。
因此蔗糖转化反应可看作是准一级反应。
一级反应的速率方程可由下式表示: –dtdc A=A kc (1) C A 为时间t 时反应物的浓度,k 为反应速率常数。
积分可得:0,ln ln A A c kt c +-= (2)式中, C A,0为反应物的初始浓度。
当C A =1/2C A,0时,t 可用t 1/2表示,即为反应的半衰期。
由(2)式可得:(3)从上式可以看出,在不同时间测定反应物的相应浓度,并以c ln 对t 作图,可得一条直线,由直线的斜率可求得反应速率常数k ,由于反应是不断进行的,要快速分析出反应物的浓度是很困难的。
但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,故可利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应的进程。
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、样品管的长度及温度均有关系。
当其它条件均固定时,旋光度α与反应物浓度c 呈线性关系,即α=βc (4) 式中比例常数β与物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度等有关。
作为反应物的蔗糖是右旋性物质,其比旋光度[α] =66.6º;生成物中葡萄糖也是右旋光性物质,其比旋光度[α] =52.5º,但果糖是左旋性物质,其比旋光度[α] =-91.9º。
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验六:旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数⼀、实验⽬的:1、了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系;2、了解旋光仪的基本原理,掌握旋光仪的正确使⽤⽅法;3、测定蔗糖转化反应的平均活化能;⼆、实验原理:蔗糖在⽔中⽔解成葡萄糖的反应为:C12H22O11+H20→ C6H12O6+C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖为使⽔解反应加速,反应常以H3O +为催化剂,故在酸性介质中进⾏⽔解反应中。
在⽔⼤量存在的条件下,反应达终点时,虽有部分⽔分⼦参加反应,但与溶质浓度相⽐认为它的浓度没有改变,故此反应可视为⼀级反应,其动⼒学⽅程式为:lnC=-kt+lnC0式中:C0为反应开始时蔗糖的浓度;C为t时间时的蔗糖的浓度。
当C=0.5C0时,t可⽤t1/2表⽰,即为反应的半衰期。
t1/2=ln2/k上式说明⼀级反应的半衰期只决定于反应速率常数k,⽽与起始⽆关,这是⼀级反应的⼀个特点。
蔗糖及其⽔解产物均为旋光物质,当反应进⾏时,如测定体系的旋光度的改变就可以量度反应的进程。
⽽溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源波长及反应温度等因素有关。
为了⽐较各种物质的旋光能⼒,引⼊⽐旋光度[α]这⼀概念,并表⽰为:[α]20D=α*100/(L*C A)式中:20为实验时温度20℃;D为所⽤钠灯光源D线,波长589nm,α为旋光度;L为液层厚度(dm);C为浓度(g*100mL -1),当其他条件不变时,即:A=K’C(K’在⼀定条件下是⼀常数)。
且当温度及测定条件⼀定时,其旋光度与反应物浓度有下列关系:反应时间为0时: α0=β反C0 (1)反应时间为t时: αt=β反C+β⽣(C0-C) (2)反应时间为∞时: α∞=β⽣C0 (3)联⽴以上三式: [(1)-(3)]/[(2)-(3)] 代⼊式(4)中,得:ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞)由上式可以看出,以ln(αt-α∞) 对t 作图可得⼀直线,由直线斜率即可求得反应速度常数k ,由截距可得到α0值。
关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告蔗糖浓度:0.3817完成下表:=-1.913表1蔗糖转化反应旋光度的测定结果五、作lnt~t图,求出反应速率常数k及半衰期t1/2求算过程:由计算机作图可得斜率=-0.02既测得反应速率常数k=0.02t1/2=ln2/k=34.66min六、讨论思考:1.在测量蔗糖转化速率常数的,选用长的旋光管好?还是短的旋光管好?答:选用较长的旋光管好。
根据公式〔α〕=α×1000/Lc,在其它条件不变情况下,L越长,α越大,则α的相对测量误差越小。
2.如何根据蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度计算α0和α∞答:α0=〔α蔗糖〕Dt℃L[蔗糖]0/100α∞=〔α葡萄糖〕Dt℃L[葡萄糖]∞/100+〔α果糖〕Dt℃L[果糖]∞/100式中:[α蔗糖]Dt℃,[α葡萄糖]Dt℃,[α果糖]Dt℃分别表示用钠黄光作光源在t℃时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度,L(用dm 表示)为旋光管的长度,[蔗糖]0为反应液中蔗糖的初始浓度,[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反应完成时的浓度。
设t=20℃L=2dm[蔗糖]0=10g/100mL则:α0=66.6×2×10/100=13.32°α∞=骸2×10/100×=-3.94°3.在旋光度的测量中,为什么要对零点进行校正可否用蒸馏水来进行校正在本实验中若不进行校正,对结果是否有影响答:若需要精确测量α的绝对值,则需要对仪器零点进行校正,因为仪器本身有一系统误差;水本身没有旋光性,故可用来校正仪器零点。
本实验测定k不需要对α进行零点校正,因为αt,α∞是在同一台仪器上测量,而结果是以ln(αt-α∞)对t作图求得的。
4.记录反应开始的时间晚了一些,是否影响k值的测定为什么答:不会影响;因为蔗糖转化反应对蔗糖为一级反应,本实验是以ln(αt-α∞)对t作图求k,不需要α0的数值。
一、实验目的1. 了解旋光法在测定蔗糖转化反应速率中的应用。
2. 掌握旋光仪的使用方法,并学会如何根据旋光度变化计算反应速率常数。
3. 分析影响蔗糖转化反应速率的因素,如温度、催化剂浓度等。
二、实验原理蔗糖在酸性条件下水解生成葡萄糖和果糖,反应式如下:\[ \text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} + \text{H}_2\text{O}\xrightarrow{\text{酸}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 +\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \]由于蔗糖及其转化产物具有旋光性,且旋光度与浓度呈线性关系,因此可以通过测量旋光度变化来监测反应进程。
反应速率常数 \( k \) 可通过以下公式计算:\[ k = \frac{1}{t} \ln \left( \frac{c_0}{c_t} \right) \]其中,\( c_0 \) 为反应初始浓度,\( c_t \) 为反应进行到时间 \( t \) 时的浓度。
三、实验仪器与试剂1. 旋光仪2. 蔗糖溶液3. 葡萄糖溶液4. 果糖溶液5. 酸性溶液6. 秒表7. 量筒8. 锥形瓶四、实验步骤1. 配制一定浓度的蔗糖溶液。
2. 将蔗糖溶液置于旋光仪样品管中,记录旋光度。
3. 向蔗糖溶液中加入适量的酸性溶液,搅拌均匀。
4. 在不同时间间隔下,记录旋光度变化。
5. 根据旋光度变化计算反应速率常数 \( k \)。
五、实验结果与分析1. 旋光度变化与时间的关系实验结果表明,旋光度随时间推移逐渐减小,说明蔗糖在水解过程中逐渐转化为葡萄糖和果糖。
2. 反应速率常数 \( k \) 的计算根据实验数据,计算得到反应速率常数 \( k \) 为 \( 0.0012 \text{s}^{-1} \)。
3. 影响反应速率的因素(1)温度:提高温度可以加快反应速率,因为温度升高会使反应物分子碰撞频率增加,从而提高反应速率。
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数一、目的要求1.测定蔗糖转化反应的速率常数k 、半衰期21/t 和活化能Ea2.了解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、实验原理蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应为: C 12H 22O 11 + H 2O → C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 (蔗糖) (葡萄糖) (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H+离子催化作用下进行。
由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,而且H+作为催化剂,其浓度也保持不变.因此蔗糖转化反应可近似为一级反应。
一级反应的速率方程可由下式表示: kcdt dc =- ......... (12.1)c 为时间t 时的反应物浓度,k 为反应速率常数。
积分可得:c kt c ln ln +-= .........(12.2)c 为反应开始时反应物浓度。
当050c c .=时,可用21/t 表示反应时间,既为反应的半衰期:kt 221ln /=.........(12.3)从(12.2)式不难看出,在不同时间测定反应物的相应浓度,并以lnc 对t 作图,可得一直线,由直线斜率即可得反应速率常数k o 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的进程。
测量物质旋光度的仪器称为旋光仪。
溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。
当其它条件固定时,旋光度α与反应物浓度c 呈线性关系,即:ca β=.........(12.4)式中比例常数β与物质旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度、温度等有关。
物质的旋光能力用比旋光度来度量,比旋光度用下式表示:A20D C L a a ⨯=][ ......(12.5)式中20D][a 右上角的“20”表示实验时温度为20℃,D 是指用钠灯光源D 线的波长(即589nm),a 为测得的旋光度(o),L 为样品管长度(dm),CA 为试样浓度(g/ml)。
蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的(1)根据物质的旋光性质研究蔗糖水解反应,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、实验原理蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应方程式为C12H22O11+H2O == C6H12O6 + C6H12O6(蔗糖,右旋)(葡萄糖,右旋)(果糖,左旋)(1)为使水解反应加速,反应常常以H+为催化剂,故在酸性介质中进行。
此反应的反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H+的浓度有关。
这个反应是二级反应。
但是,此反应中有大量水的存在,反应达到终点时,虽有部分水分子参加反应,但可认为其没有改变,故可视为一级反应,动力学方程 dc-=KC dt积分后得: lnCO=Kt或㏑C=-kt+㏑C。
(2) C式中,C。
为反应开始时蔗糖的浓度;C为时间t时的蔗糖浓度,K为水解反应的速率常数。
从式(2)可以看出,在不同的时间测定反应物的浓度,并以㏑Ct 对t作图,可得一条直线,由直线斜率即可求出反应速率常数K。
然而反应是不断进行的,要快速分析出某一时刻反应物的浓度比较困难。
但根据反应物蔗糖及生成物都具有旋光性,且他们的旋光性不同,可利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。
由于蔗糖是右旋的,水解混合物是左旋的,所以偏振面将由右边旋向左边。
偏振面的转移角度称为旋转角度,以α表示。
溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度﹑液层厚度、光源波长及反应时的温度等因素有关。
当其他条件均固定时,旋光度α与浓度C呈线性关系,即:α=βC (3)式中β是与物质的旋光能力、溶液厚度、溶剂性质、光源波长、反应温度有关的常数。
物质的旋光能力用比旋光度[α]来表示。
蔗糖是右旋物质,葡萄糖也是右旋性物质,果糖是左旋性物质,他们的比旋光度为[α蔗]=66.65°,[α葡]=52.5°,[α果]=-91.9°正值表示右旋,负值表示左旋,D表示钠光灯源。
旋光法测定蔗糖水解速率常数一、实验目的1.了解旋光仪器的简单原理和测定旋光物质的旋光度的原理,正确掌握旋光仪的使用方法。
2.利用旋光仪测定水解作用的速率常数。
二、实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为:C 12H 22O 11 + H 2O C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6蔗糖 葡萄糖 果糖其反应速率和蔗糖、水以及作为催化剂的氢离子浓度有关。
水在这里作为溶剂,其量远大于蔗糖,可看作常数。
所以此反应看作一级反应。
当温度及氢离子浓度为定值时,反应速率常数为定值。
蔗糖及其水解物都具有旋不光性,且它们的旋光能力不同,所以可用体系反应过程中旋光度的变化来度量反应的进程。
该反应的速度方程为:kc d d -tc=积分之后得:kt lnc lnc 0-= (1-1)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在实验中,把一定浓度的蔗糖溶液与一定的盐酸溶液 等体积混合,用旋光仪测定旋光度随时间的变化关系,然后推算蔗糖的水解程度。
因为蔗糖具有右旋光性,比旋光度为=66.37o ,而水解产生的葡萄糖为右旋性物质,其比旋光度为 =52.7o ;果糖为左旋光性物质,其比旋光度为 = -92o ,由于果糖的左旋性比较大,故反应进行时,右旋数值逐渐减小,最后变成左旋,因此蔗糖水解作用又称为转化作用。
用旋光仪器测得旋光度的大小与溶液中被测物质的旋光性、溶剂性质与光源波长、光源经过的的厚度、测定时温度等因素有关。
当这些条件固定时,旋光度α与被测溶液的浓度a 呈直线关系,所以α0=A 反a (t =0 蔗糖未转化时的旋光度) (1-2) α∞=A 生a (t =∞ 蔗糖全部转化时的旋光度)(1-3) αt =A 生(a-x )+ A 生x ( t = t 蔗糖浓度为(a-x )时的旋光度)(1-4)式中,A 反、A 生为反应物与生成物的比例常数,a 为反应物起始浓度也是水解结束生成物的浓度,x 为t 时生成物的浓度。
实验五 蔗糖转化反应速率常数的测定一实验目的1.测定蔗糖转化反应的速率常数。
2.了解旋光仪的基本原理和使用方法。
二实验原理蔗糖转化反应C12H22O11 (蔗糖) + H2O +H+ →C6H12O6 (葡萄糖)+ C6H12O6(果糖)是一个二级反应,在纯水中反应速率极慢,通常在H +离子催化下进行。
由于反应物中,水相对于蔗糖来说大量过剩,其浓度在反应过程中变化很小,故可视为常数,这样该反应可按一级反应处理。
其反应速率方程的微分式和积分式分别表示为-d c A/ d t = k1c A (1)ln c A= -k1t + ln c A0 (2)式中k1为蔗糖转化一级反应速率常数;c A0为蔗糖起始浓度;t为反应时间;c A为t时刻的蔗糖浓度。
蔗糖及其水解产物都含有不对称碳原子,具有旋光性。
本实验就是利用反应系统在水解过程中旋光性质的变化来度量反应进度的。
物质的旋光性是指它们可以使在其中通过的一束偏振光的偏振面旋转某一角度的性质。
该旋转的角度称为旋光度。
对含有旋光性物质的溶液,其旋光度α与旋光物质的本性、溶剂性质、入射光波长λ、温度t、旋光管长度l和溶液浓度c等因素有关α= [α]tλc/100kg·m-3 (3)式中的[α]tλ与物性、λ有关,其值为偏振光通过1m厚的每m3中含有100kg旋光性物质的溶液所产生的旋光角,称为比旋光度。
如:蔗糖[α]20D=66.65°,葡萄糖[α]20D=52.5°,果糖[α]20D=-91.9°(上标D表示偏振光为钠光D线,λ= 589nm;下标20表示温度为20℃;正值表示右旋,使偏振面顺时针旋转;负值表示左旋,使偏振面逆时针旋转)。
由于蔗糖能水解完全,且产物中果糖的左旋性远大于葡萄糖的右旋性,所以溶液在反应过程中由右旋逐渐转变为左旋,旋光度由正值经零变为负值,由此可度量反应的进程。
设反应开始(t = 0)、持续( t = t )和完全( t = ∞)时的旋光度分别为α0、αt、α∞,则α0=F反C A0 (4)αt = F反C A +F萄(C A0-C A) + F果(C A0-C A)=F反C A +F产(C A0-C A) (5)α∞=F产C A0 (6)由式(4)、(5)及(6)可得C A =(αt-α∞) /(F反-F产)=F′(αt-α∞)C A0=(α0-α∞) /(F反-F产)=F′(α0-α∞)式中比例常数F反、F产和F′在实验中保持不变。
一、实验目的1. 通过旋光法测定蔗糖水解反应的速率常数。
2. 理解旋光仪的基本原理和使用方法。
3. 掌握反应物浓度与旋光度之间的关系。
4. 计算反应的半衰期,并依据阿伦尼乌斯公式求算蔗糖转化的活化能。
二、实验原理蔗糖在水中可以水解成葡萄糖和果糖,该反应可表示为:\[ \text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} + \text{H}_2\text{O}\rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 +\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \]在酸性介质中,反应通常以H\(^+\)为催化剂。
在水大量存在的条件下,反应可以视为一级反应。
其动力学方程式为:\[ \ln \left( \frac{C_0}{C} \right) = kt \]其中,\( C_0 \) 为反应开始时蔗糖的浓度,\( C \) 为时间 \( t \) 时的蔗糖浓度,\( k \) 为水解反应的速率常数。
通过旋光法,可以测量溶液的旋光度变化,从而跟踪反应进程。
旋光度与反应物浓度呈线性关系,即:\[ \text{θ} = \text{α} \cdot c \]其中,\( \text{θ} \) 为旋光度,\( \text{α} \) 为旋光率,\( c \) 为反应物浓度。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:WZZ-2B型旋光仪、酸度计、恒温水浴锅、移液管、容量瓶、锥形瓶等。
2. 试剂:蔗糖、葡萄糖、果糖标准溶液、盐酸、蒸馏水等。
四、实验步骤1. 准备一系列不同浓度的蔗糖溶液,并在酸度计下调整至相同的pH值。
2. 将蔗糖溶液置于恒温水浴锅中,每隔一定时间用旋光仪测量其旋光度。
3. 记录不同时间点蔗糖的旋光度,并计算对应的反应物浓度。
4. 以浓度为横坐标,以自然对数为纵坐标,绘制 \( \ln \left( \frac{C_0}{C} \right) \) 对 \( t \) 的曲线。
实验九旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数Ⅰ、实验目的1.测定蔗糖在酸存在下的水解速率常数。
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。
Ⅱ、实验原理蔗糖水溶液在有氢离子存在时产生水解反应:C12H22O11 + H2O 〔H+〕C6H12O6 + C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性物质,其比旋光度为:〔α蔗〕D20= 66.65°〔α葡〕D20= 52.5°〔α果〕D20= -91.9°式中:α表示在20℃用钠黄光作光源测得的旋光度。
正值表示右旋,负值表示左旋。
由于蔗糖的水解是能进行到底的,并且果糖的左旋远大于葡萄糖的右旋性,因此在反应进程中,将逐渐从右旋变向左旋。
当氢离子浓度一定,蔗糖溶液较稀时,蔗糖水解为假一级反应,其速率方程式可写成:ln a/(a-x)= kt (1)式中:a——蔗糖初浓度;x——反应了的蔗糖浓度。
当某物理量与反应物和产物浓度成正比,则可导出用物理量代替浓度的速率方程。
为简单起见,设反应方程式为:A+B→X+Y设反应物和生成物对某物理量λ(这里是旋光度)的贡献分别是λa、λb、λx、λy,它们与浓度的关系分别是:λa = l〔A〕;λb = m〔B〕;λx = n〔X〕;λy = p〔Y〕式中,l、m、n、p为比例常数。
因λ=λa +λb+λx+λy而在反应进程中:λa = l(a-x);λb = m(b-x) = m〔(b-a)+(a-x) 〕;λx= nx;λy = px。
故λ=(l+ m)(a-x)+ m(b-a)+(n + p)x (2)在(2)式右端加、减a(n+p),然后合并得λ=(l+ m–n-p)(a-x)+ m(b-a)+a(n + p) (3)反应开始时,a-x=a;反应完毕时,a-x=0故λ0=(l+m-n-p)a + m(b-a)+a(n+p) (4) λ∞=m(b-a)+a(n+p) (5)(3)式-(5)式λ-λ∞=(l+m-n-p)(a-x) (6)(4)式-(5)式λ0-λ∞=(l+m-n-p)a (7)将(6)、(7)式代入一级反应速率方程式(1),得:ln(λ0-λ∞)/ (λ-λ∞)= kt (8)如果m、n、p为零,即这些物质与λ无关,则λ∞= 0,(8)式简化为ln λ0 /λ= kt (9)物性λ可以是旋光度、吸光度、体积、压力、电导等。
实验六 蔗糖的水解反应速率常数测定一. 目的1 测定反应速度常数。
2 了解旋光仪的基本原理。
掌握使用方法。
二 基本原理1蔗糖水解反应为一级反应:C 12H 22O 11+H 2O →C 6H 12O 6+C 6H 12O 6蔗糖 葡萄糖 果糖其速率方程式为:-=dt dc kc 或:k=t303.2lg c c 0 K=tc c 0ln(计算机) C 0 为蔗糖的起始浓度,C 为时间T 时的蔗糖浓度。
{1}一级反应的速率常数单位是S -1速率方程总级数不同时k 的单位不同。
不同级数的反应,不能比较K 的大小(正像长度与体积不能比较一样)(2)K 是单位浓度下的反应速率。
(3)K 与浓度无关,是温度的函数。
(4)相同级数的反应,K 越大,反应越快。
(5)反应速率与反应物浓度成正比-dtdc =kc (6)一级反应的半衰期与起始浓度无关。
21t 2蔗糖及其水解产物均为旋光性物质。
(1) 旋光度:当一束偏振面发生转移的现象称为旋光性。
转移的角度称为旋光度。
(2) 蔗糖右旋(+),葡萄糖右旋(+),果糖左旋(—)(3) 旋光度与溶液中所含旋光性物质的种类,浓度,浓层厚度,光源的波长以及反应时的温度有关。
(4) 比旋光度:tD ][∂ =lc ∂ tD ][∂=∂LC tD ][∂=lm∂100(注意公式中的单位)L 为dm c 为g/100ml(5) 比旋光度是一固定值,表示物质的旋光能力。
与物质的种类,光源波长,反应时温度有关,与浓度,液层厚度无关(6) 旋光度有加合性,溶液的旋光度为各组成的旋光度之和。
蔗糖水解反应,随反应进行,右旋角减小,逐渐经过0,变成左旋。
tD ][∂=∂LC 令tD ][∂L='k 则'k =∂ c c='1k∂ 令'1k=k 则 c=k ∂反应时间为0,t,∞时溶液旋光度为0∂t ∂∞∂ C 0=K(0∂-∞∂) C=K(t ∂-∞∂) 则k=t t ∞∞∂-∂∂-∂0ln 或 k=t 303.2lg ∞∞∂-∂∂-∂t 0 lg(∞∂-∂t )=-303.2k t+lg(∞∂-∂0) 3测定溶液的t ∂∞∂采用作图法求得∞∂截距,得以lg(∞∂-∂t )对T 作图得一直线,由斜率可求得反应速率常数K 。
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
实验报告
院(系) 生化系 年级 10级 专业 化工 姓名 学号
课程名称 物化实验 实验日期 2012 年 9 月 9 日 实验地点 3栋 指导老师
一、实验目的:
1·测定蔗糖转化放映的速率常数k,半衰期t1/2,和活化能Ea。
2·了解反应的反应物溶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、实验原理:
1、 蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖,器反应为:
C12H22011+H2OC6H12O6+C6H12O6
(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)
这是一个二级反应,但在H+浓度和水量保持不变时,反应可视为一级反
应,速率方程式可表示为: ,积分后可得:
由此可知:在不同时间测定反应物的相对浓度,并以㏑c对t作图,可得一直线,
由直线斜率即可求得反应速率常数 k。
当c=时
T1/2=ln2/K
2、本实验中的反应物及产物均有旋光性,且旋光能力不同,在溶剂性质、溶液
浓度、样品管长度及温度等条件均固定时,旋光度与反应物浓度呈线性关系,
即:
kcdtdc
ktcc0ln
。
反应时间 t=0,蔗糖尚未转化:
;
反应时间为 t,蔗糖部分转化: ;
反应时间 t=∞,蔗糖全部转化: ,
联立上述三式并代入积分式可得:
对t作图可得一直线,从直线斜率可得反应速率常数k。
三、仪器与试剂:
WZZ-2B型旋光仪 1台 501超级恒温水浴 1台
烧杯100ml 2个 移液管(25ml) 2只
蔗糖溶液 (分析纯)(100ml) Hcl 溶液(分析纯)(dm-3)
四、实验步骤:
①恒温准备:
②旋光仪调零:
1)、
2)、
5分钟稳定后
将4mol/L Hcl和蔗糖50ml分别
置于100ml的烧杯中
调恒温水浴至45oc
开启旋光仪
将光源调至交流(AC)
调开关至直流(DC)
c
00
c反
)(生反ct0cc
0c生
)ln()ln(0kt
t
)ln(t以
洗净样品管
向管内装满蒸馏水,并盖上玻
璃片和套盖,不要有气泡
用滤纸擦干管外的水,
放入旋光仪光路中
打开光源,调节目镜聚
焦,使视野清晰
再旋转检偏镜至能观察到
三分视野均匀但较暗为止
记下检偏镜的旋光度,重复测量数次,
取其平均值即为零点
洗净样品管
向管内装满蒸馏水,盖上端盖,滤纸擦干
③测定at:
④测定a∞:
⑤、依次关闭测量、光源、电源开关。
五、注意事项:
1、装上溶液后的样品管内不能有气泡产生,样品管要密封好,不要发生漏
液现象;
2、配蔗糖溶液时要注意使蔗糖固体全部溶解,并充分混匀溶液;
3、样品管洗涤及装液时要保管好玻璃片橡皮垫圈,防止摔碎或丢失;
4、测定a∞时,要注意被测样品在50~600c条件下恒温50min后(但不能超
过600c,否则有副反应发生),移到超级恒温器中再恒温20min;
5、必须对旋光仪调零校正,若调不到零,需要进行数据校正。
六、数据处理:
按测量开关
将装有蒸馏水的旋光管放入样
品室
盖好箱盖
稳定后清零
①中试样恒温20min将Hcl溶液倒入蔗糖溶液中
加入一半时开始计时,
全部加入后摇匀
同时启动秒表
少量溶液荡洗旋光管
混合液装满旋光管
旋上端盖滤纸擦干放进旋光仪,盖箱盖
等约5秒读旋光度值
2min后记第一组数据
在开始反应后每隔1min记一次数据直到旋光度变到零度以下
剩余液放入50摄氏度水中加
将③中的剩余液加热30分钟后
取剩余少量反应液洗旋光管3
次,在装满样品管测其旋光值
测三次取平均值
(1)、①超级恒温槽温度:45oc 旋光仪零点:0
时间(min)
1 2 3 4 5
at
at-a
ln(at-a)
时间(min)
6 7 8 9 10
a
t
at-a
ln(at-a )
最终旋光度: a=
②ln(at-a)∽t图
由图可知直线斜率k1= ;
即反应速率常数K=
半衰期 T1/2=ln2/K=
(2)①超级恒温槽温度:35 oc 旋光仪零点:0
时间(min)
2 4 6 8 10
at 7 3
at-a∞
ln(at-a∞)
时间(min)
12 14 16 18 20
at
at-a∞
ln(at-a∞ )
最终旋光度: a=
②ln(at-a)∽t图
由图可知直线斜率k2= ;
即反应速率常数K=
半衰期 t1/2=ln2/K=
(3)由 12lnkk=REa(11T-21T)得:
Ea= kJ/mol
七、实验结果与讨论
(1)、实验结果:350C下实测值K=即308K时K=×10-3min
-1
T1/2=;
450C下实测值K=即318K时K=×10-3min
-1
t1/2=;
Ea=mol
文献值参考值:时K=×10-3min
-1
时K=×10-3min
-1
Ea=108KJ/mol
(2)、实验偏差:(-108)÷108×100%=%
(3)、产生偏差的原因可能如下:
①、实验仪器误差;
②、读数误差;
③、实验操作过程中温度对实验结果产生影响,使得活化能减小;
④、盐酸作为催化剂,对反应速率产生影响,从而影响反应速率常数;
八、实验思考题
1、实验中,用蒸馏水来校正旋光仪的零点,有何意义
答:因为蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂,这样就消除了溶剂对实验结果的影
响,且蒸馏水没有旋光性,其旋光度为零;若不进行零点校准,则各个时间所
得的溶液旋光度会存在偏差,故用蒸馏水来校正旋光仪的零点,来消除系统误
差。
九、实验小结
本实验中温度对反应速率影响很大,所以在试验中用恒温水浴来控制温
度。实验时由于旋光管内存有少许气泡或者在以盐酸流出一半为反应计时时,
由于无法准确判断所以导致反应时间存在误差。实验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。而最终的旋光度没有表现出几乎不变的趋势,说明反应还没有达
到极限,实验时间应该可以再适当地加长一点。做完该实验,我了解了反应的
反应物浓度与旋光度之间的关系,同时明白旋光仪的基本原理,掌握旋光仪的
正确使用方法。