实验 蔗糖水解

蔗糖水解反应速率常数的测定实验目的1. 了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法。

2. 熟悉反应物和产物的浓度与其旋光度之间的关系。

3. 用自动旋光仪测定蔗糖在酸催化下水解的反映速率常数和半衰期。

实验原理1. 蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖，反应式为：C12 H22O1M蔗糖）+ 出0宀QH 12。

6 （葡萄糖）+C6H 12O6 （果糖）此反应的反应速率与蔗糖，水及催化剂H+离子的浓度有关。

由于H+离子及水的浓度可近似认为不变，因此，蔗糖水解反应可看作为一级反应（假一级反应）。

2. 此反应速率可由下式表示：-dc/dt二kc积分后可得Inc t=lnc o-ktC t为时间t时反应物的浓度，C o为反应开始时反应物的浓度, k为反应速率常数。

3. 反应速率还可以用半衰期t l/2表示，即反应物浓度为反应开始浓度的一半时所需要的时间。

4. 由2 式子可得-d （c o-x）/dt=k （c o-x）积分后可得ln（—C2）=KX t=0:691 ln 匸C°—X k C°—X 当反应进行一半时:烧杯（100ml ）秒表 电子台秤移液管（25ml ） 玻璃棒洗耳球 铁夹子HCL （4mol/L ）蔗糖（分析纯） 四.实验步骤1.插上电源，打开仪器电源开关。

这时钠光灯在交流工作状态 下起辉，预热5min ，至钠光灯从紫色变到黄色，钠光灯才 发光稳定。

2.在仪器预热过程中，用蒸馏水来校正仪器零点。

校正时先用蒸馏水洗净样品管，后用蒸馏水装满样品管，并不能有任何 气泡。

然后用布将样品管外边的水擦干净后放入旋光仪里面， 合上样品盖，按“测量”键，待示数稳定后按“清零”键，t i/2= - ln C= -ln k c 0 _1 /2c 0 k 1 / 2c光度为-91.9。

由于果糖的左旋光性比葡萄糖的右旋光性 大，所以生成物呈左旋光性。

故随着反应的不断进行，反应体系的旋光性将由右旋变为左旋，直到蔗糖完全水解，这时的左旋角度达到最大值。

一.原理与说明：蔗糖水溶液在离子存在时，按下式进行水解：蔗糖葡萄糖果糖在此反应中离子为催化剂。

当离子浓度一定时，此反应的速度与蔗糖及水的浓度乘积成反比，为而级反应。

但当蔗糖的浓度小时，则在反应过程中水的浓度改变很小，可作为常数，这样此反应就可看作是一级反应，而符合一级反应动力学方程式：如在反应过程中的不同时间，测得蔗糖的相应浓度，代入上式就可求出此反应的速度常数K。

在测定各时间的反应物浓度时，可应用化学方法或物理方法：化学方法是在反应过程中没过若干时间，取出一部分反应混合物，并使取出的反应混合物迅速停止反应，记录时间，然后，分析与此时间对应的反应物浓度。

但是要使反应迅速停止是有困难的，因而所分析的浓度与相应的时间之间总有些偏差，所以此法是不够准确的。

物理方法是利用反应物与生成物的某一物理性质（如电导，折射率，旋光度，吸收光谱，体积，气压等）在量上有很大的差别。

因此随差反应的进行，这个物理性质的量将不断改变。

在不同的时间测定这个物理性质的量，就可计算出反应物浓度的改变。

这个方法优点是不需要停止反应而连续进行分析。

本实验中是利用了反应与生成物旋光性的差别。

当偏振光通过一旋光物质溶液时，偏振光的振动面旋转一角度，此角度的大小和偏振光所通过的溶液浓度和液层厚度成正比：代表旋光角，（旋转的角度）；C代表溶液的浓度；代表液层厚度，或写成：称此物质的比旋光度，即当此旋光物质溶液为单位浓度（1克/每毫升）。

液层厚度为单位长度（一分米）时所引起的旋光角。

又因同样溶液浓度和液层厚度，如在不同温度下，或对不同波长的偏振光其旋光角亦不同，所以平常规定以用钠光D（波长5896豪微米），在20摄氏度时为标准，并用以上符号表示。

能使偏振光按顺时针旋转的物质算右旋物质，反之成为左旋物质。

右旋的旋光角用正号表示，左旋则用负号表示。

蔗糖是右旋的，比旋光度葡萄糖也是右旋的，比旋光度；果糖则为左旋时，比旋光度。

现在设用单位浓度的蔗糖进行水解，并用单位长度的液层进行旋光测定，则在最初测定得旋光角为。

蔗糖水解反应速度常数的测定一、实验目的1．根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速度常数。

2．了解旋光仪的基本原理、掌握使用方法。

3．学习用Origin 或Excel 处理实验数据。

二、实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为：122211261266126HC H O H O C H O C H O ++−−→+蔗糖葡萄糖果糖为使水解反应加速，反应常常以H 3O +作催化剂，故在酸性介质中进行。

水解反应中水是大量的，反应达终点时虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度相比可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：dckc dt -= （7-1） 或 01ln ck t c= （7-2）式中：0c 为反应开始时蔗糖的浓度，c 为时间t 时蔗糖的浓度。

当0/2c c =时，t 可用1/2t 表示，即为反应的半衰期。

1/2ln 2t k=（7-3） 上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速度常数k 而与反应物起始浓度无关，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，如以一束偏振光通过溶液则可观察到偏振面的转移。

蔗糖是右旋的，水解的混合物中有左旋的，所以偏振面将由右边旋向左边。

偏振面的转移角度称之为旋光度，以α表示。

因此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。

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、光源的波长以及反应时的温度等因素有关。

为了比较各种物质的旋光能力引入比旋光度[]α这一概念并以下式表示[]tD lcαα=（7-4）式中,t 为实验时的温度；D 为所用光源的波长，α为旋光度,l 为液层厚度（常以10cm 为单位）；c 为浓度（常用100mL 溶液中溶有m 克物质来表示），式可写成： []/100tD l m αα=⋅或 []tD lc αα= （7-5）由（7-5）式可以看出，当其他条件不变时，旋光度α与反应物浓度成正比，即Kc α= （7-6）式中K 是与物质的旋光能力、溶液层厚度、溶剂性质、光源的波长、反应时的温度等有关系的常数。

【实验目的】1.测定不同温度时蔗糖转化反应的速率常数和半衰期，并求算蔗糖转化反应的活化能。

2.了解旋光仪的构造、工作原理，掌握旋光仪的使用方法。

【基本要求】1.了解在蔗糖反应的动力学方程式中，任何时刻t的蔗糖浓渡可以被反应体系在该时刻的选光度「与反应终了时的选光度之差所替代的依据。

2测定蔗糖转化率的速率常数的半衰期。

3 了解旋光仪的基本原理，掌握其实用方法。

【实验原理】蔗糖转化反应为：C12H2O1 + H2O f C6H12Q + C6H2Q 物质的种类、浓度、溶剂的性质、液层厚度、光源波长及温度等因素有关。

实验十蔗糖水解反应蔗糖葡萄糖果糖为使水解反应加速，常以酸为催化剂，故反应在酸性介质中进行。

由于反应中水是大量的，可以认为整个反应中水的浓度基本是恒定的。

而『是催化剂，其浓度也是固定的。

所以，此反应可视为准一级反应。

其动力学方程为dC ,厂kCdt式中，k为反应速率常数；C为时间t时的反应物浓度。

将(1)式积分得：InC - -kt In C0式中，G为反应物的初始浓度。

当C=1/2C o时，t可用t i/2表示，即为反应的半衰期。

由丄In 2 0.693T - ，，----------1/2 k k(2)式可得:蔗糖及水解产物均为旋光性物质。

但它们的旋光能力不同, 故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来衡量反应的进程。

溶液的旋光度与溶液中所含旋光为了比较各种物质的旋光能力，弓I入比旋光度的概念。

比旋光度可用下式表示：式中，t为实验温度「C) ；D为光源波长；a为旋光度；I为液层厚度(m); C为浓3度(kg2m -)。

由(4)式可知，当其它条件不变时，旋光度a与浓度C成正比。

即：a = KC (5)式中的K是一个与物质旋光能力、液层厚度、溶剂性质、光源波长、温度等因素有关的常数。

在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质，其比旋光度[a ] 20 =66.6。

产物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度[a ] 20=52.5 ° ；而产物中的果糖则是左旋性物质，其比旋光度[a ]20=-91.9。