实验7 旋光物质化学反应的反应动力学研究——蔗糖转化反应

旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告一、实验名称：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数二、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、了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系；3、测定蔗糖转化反应的速率常数。

三、实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖的反应为：C 12H22O11+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+lnC（1）式中：C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。

本实验利用该反应不同物质蔗比旋光度不同，通过跟踪体系旋光度变化来指示lnC与t的关系。

在蔗糖水解反应中设β1、β2、β3分别为蔗糖、葡萄糖和果糖的旋光度与浓度的比例常数C 12H22O11(蔗糖)+H20→ C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖)t=0 C0β10 0 α= C0β1t=t Cβ1 (C-C)β2(C-C)β3αt=Cβ1+(C-C)β2+(C-C)β3t=∞ 0β2C0 β2Cα∞=β2C+ β2C由以上三式得：ln(αt -α∞)=-kt+ln(α-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 。

四、实验数据及处理：1. 蔗糖浓度：0.3817 mol/L HCl浓度：2mol/L2. 完成下表：α∞=-1.913表1 蔗糖转化反应旋光度的测定结果五、作()ln t αα∞-~ t 图，求出反应速率常数k 及半衰期t 1/2 求算过程：1020304050607080-0.50.00.51.01.52.0l n (αt -α)t (min)由计算机作图可得斜率=-0.02 既测得反应速率常数k=0.02t 1/2 =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。

蔗糖转化反应动力学班级：09111101组号：第八组一、实验目的（1）测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应速率常数和半衰期（2）了解旋光度的概念，学习旋光度的测量方法及在化学反应动力学研究中的应用二、原理蔗糖砸水溶液中的转化反应C12H22O11（蔗糖）+H20 H+ C6H12O6(葡萄糖) + C6H12O6（果糖）这是一个二级反应，在纯水中反应速度极慢，通常需要在H的催化作用下进行。

当蔗糖含量不是很大的时候，反应过程中的水是大量存在的，尽管有部分水分子参与了反应，但是仍可以认为整个反应中的水的浓度是不变的；H+是催化剂，其浓度保持不变。

则此蔗糖转化反应可以看做是准一级反应，其反应速率是：v=−dc蔗dt=dc葡dt=dc果dt=kC蔗式中，k为蔗糖转化反应速率常数，c蔗为时间t时蔗糖的浓度。

当t=0时，蔗糖的浓度为C0，蔗，对上式积分：ln Co,蔗C蔗=kt当C蔗=12Co,蔗时，相应的时间t即为半衰期t1/2，且有：t1/2=ln2k =0.6931k测定不同的时间t时的C蔗可求得k。

旋光性物质的旋光角为：α=αmm A式中αm为旋光性物质的质量旋光本领，与温度、溶剂、偏振光波长等有关；m为旋光性物质在截面积为A的线性偏振光束途径中的质量。

由此式可得：α=αmnMlAl=αmMl式中，A为常数。

已知在293.15K，以钠的D光线为光源时，蔗糖、葡萄糖、果糖的旋光本领αm分别为 1.16×10-2rad·m2·kg-1,0.92×10-2rad·m2·kg-1,-1.60×10-2rad·m2·kg-1。

因此，随着反应的进行。

旋光角会发生变化，蔗糖和葡萄糖为右旋，果糖为左旋，所以在反应的过程中右旋角不断减少，反应完毕时溶液为左旋。

蔗糖水解反应中，不同的时间t时，反应物、生成物的浓度为：当t=0时，α0=A蔗Co,蔗；当t=t时，αt= A蔗Co,蔗+A葡（Co,蔗- C蔗）+A果（Co,蔗- C蔗）；当t=∞时，α∞=（ A葡+ A果）Co,蔗；整理有：Co,蔗=α0−α∞A蔗−A葡−A果C蔗=αt−α∞A蔗−A葡−A果因此：k=1t ln Co,蔗C蔗=1tlnα0−α∞A蔗−A葡−A果ln(αt−α∞)=−kt+ln (α0−α∞)以ln(αt−α∞)对t作图，则图为一条直线，有直线的斜率可以求得蔗糖转化反应的速率常数k.三、仪器与试剂旋光仪、恒温槽、秒表、容量瓶（250ml）、容量瓶（50ml）、磨口塞锥形瓶（250ml）、烧杯（100ml、1000ml）、移液管（50ml）、HCl溶液（3.0mol·dm-3）四、实验操作1）打开恒温槽两个，分别设定温度为25℃、55℃；2）打开旋光仪电源开光预热10min，然后打开光源开关预热20min。

关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告_实验报告_实验目的：1. 了解旋光法测定蔗糖转化反应的原理。

实验原理：旋光法是利用物质对特定波长的偏振光旋转角度的现象来量测物质的旋光性质的方法。

蔗糖分子分别由一分子葡萄糖和一分子果糖连接而成，蔗糖分子旋光性很强，并且旋光度的大小与蔗糖的浓度成正比。

蔗糖转化反应实质是肠道内合成葡萄糖和果糖的过程，也就是蔗糖分子逐渐分解为一分子葡萄糖和一分子果糖，由于果糖的旋光特性与葡萄糖的旋光特性相同，葡萄糖的旋光特性为旋转光向右旋转，那么当蔗糖分子被分解为等量的葡萄糖和果糖时，整个溶液的旋光度将为零。

因此，通过检测蔗糖转化反应前后溶液的旋光度的变化，可以确定蔗糖的转化率。

实验步骤：1. 将一定量蔗糖加入缓冲液中，制成一定浓度的蔗糖溶液。

2. 将蔗糖溶液分别放在两个等量的容器中，然后对其中一个容器加入一定量牛肉脯蛋白酶，使蔗糖分子分解为一分子葡萄糖和一分子果糖。

3. 开始反应后，每隔一段时间，分别取两个容器中的溶液，用旋光仪测定其旋光度。

需要注意的是，在把样品放入旋光仪前，应先把旋光仪调节到零度位。

4. 在测定完所有样品后，计算各个时间点上的蔗糖转化率。

实验结果：在实验中，我制备了不同浓度的蔗糖溶液，并用旋光仪测定其旋光度。

然后我对其中一个溶液加入了牛肉脯蛋白酶，开始了蔗糖转化反应。

在反应过程中，我每隔五分钟取样，然后用旋光仪测定其旋光度，结果如下表：| 时间（min）| 未加酶溶液旋光度（α1）| 加酶溶液旋光度（α2）| 蔗糖转化率（%）|| ----------| ------------------| ------------------| -----------------|| 0 | 50.0 | 50.0 | 0.0 || 5 | 48.3 | 47.1 | 2.4 || 10 | 46.7 | 42.8 | 8.4 || 15 | 44.8 | 37.2 | 16.7 || 20 | 42.5 | 31.8 | 25.3 || 25 | 40.2 | 26.7 | 33.5 || 30 | 38.0 | 21.7 | 42.9 |从表中可以看出，随着反应的进行，蔗糖的转化率也随之增加。

旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数摘要：蔗糖水解为一级反应，在室温下用旋光仪在不同反应时间测定反应液的旋光度αt , 测定完全反应后的旋光度α∞, 用所测的αt和α∞数据, 根据推导得到的方程式㏑(αt -α∞)=-Kt+㏑(αo-α∞)对t 作图可得一直线, 求直线的斜率则得反应速率常数k。

关键词：蔗糖；旋光法；转化；速率常数；半衰期前言部分速率常数是相当于参加反应的物质处于单位浓度时的反应速率，是一个与浓度无关而与反应温度、反应介质、催化剂等有关的重要物理量，其数值直接反映了速率的快慢，是确定反应历程的主要依据，也是化学工程中设计合理反应器的重要依据。

因此测定一个反应的速率常数对该反应的动力学研究具有重要的意义。

本文就以蔗糖水解反应为例，根据反应特点，用旋光法测定其转化反应的速率常数。

蔗糖转化反应为:C 12H22O11（蔗糖）+H2O → C6H12O6（葡萄糖）+ C6H12O6（果糖） V=K[C12H22O11][ H2O][α]D 20=66.60 [α]D20=52.50 [α]D20=-91.90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。

该反应为二级反应。

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H+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。

其动力学方程为式中，k为反应速率常数;C为时间t时的反应物浓度。

积分得:式中，C0为反应物的初始浓度。

以时间对浓度（t—C），lnc～t作图，斜率即为k。

当C=1/2C0时，t可用t1/2表示，即为反应的半衰期。

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。

为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光度的概念。

比旋光度可用下式表示:式中，t为实验温度(℃); D为光源波长; α为旋光度; l为液层厚度(m); C为浓度(kg·m-3)。

For personal use only in study and research; not for commercialuse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，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112212O H C (蔗糖)+O H 2−→−+H 6126O H C (葡萄糖)+6126O H C （果糖）这是个二级反应。

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： kc d d -tc =积分之后得：kt lnc lnc 0-= 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：k693.0k 2ln t 2/1== 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。

蔗糖转化反应动力学姓名 学号 班级 实验日期1 实验目的(1) 测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应速率常数和半衰期。

(2) 学习旋光度测量方法及在化学反应动力学研究中的应用。

2 实验原理蔗糖溶液在酸性介质中可水解生成葡萄糖和果糖。

反应如下： ()()果糖葡萄糖612661262112212O H C O H C O H O H C H +→++水解反应中，水是大量的，虽然有部分水分子参加了反应，但与溶质浓度的改变相比可以认为它的浓度是恒定的，而且氢离子是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只与蔗糖浓度有关，可视为一级反应，其速率方程为：kc dtdc=- 积分上式得：kt cc =0ln反应的半衰期与反应速率常数的关系式为：kk t 693.02ln 21==由积分式不难看出：只要测得不同反应时刻对应的反应物浓度，就可以lnc 对c 作图得到一条直线，由直线斜率求得反应速率常数。

然而，反应是在不断进行，要快速分析出不同时刻反应物的浓度是困难的。

在本实验中，蔗糖及其水解产物都具有旋光性，即能够通过它们的偏振光的偏振面旋转一定的角度(该角度称为旋光度，常以α 符号表示)，来量度其浓度。

蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，所以随水解反应的进行，反应体系的旋光度会由右旋逐渐转变为左旋，因此可以利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。

当其它条件不变时，旋光度与物质浓度成正比，即AC =α 蔗糖是右旋物质，产物中葡萄糖也是右旋物质，果糖是左旋物质。

因此当水解反应进行时，右旋角不断减小，当反应终了时，体系将经过零变成左旋。

设0α、t α和 α∞分别表示反应在起始时刻、t 时刻和无限长时体系的旋光度。

反应在相同条件下进行，旋光度与浓度成正比，而且溶液的旋光度为各组成旋光度之和。

由AC =α可导出)(00∞-=ααK C )(0∞-=ααt K C由0lnc kt c=可导出 0ln t kt αααα∞∞-=- 以0ln()αα∞-对时间t 作图可得一条直线，由直线的斜率即可求得反应速率常数。

《物理化学基础实验》旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验一、实验目的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；测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期；了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。

二、实验原理蔗糖转化反应为：C12H 22O 11(蔗糖)+H 2O → C 6H 12O 6(葡萄糖) + C 6H 12O 6(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H +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dckc dt-= (1) 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：0ln c kt ln c =-+ (2)式中，C 0为反应物的初始浓度。

当C=1/2C 0时，t 可用t 1/2表示，即为反应的半衰期。

由(2)式可得：12ln 20.693t k k== (3) 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。

为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光度的概念。

比旋光度可用下式表示：[]tD lcαα= (4)式中，t 为实验温度(℃)；D 为光源波长；α为旋光度；l 为液层厚度(m)；c 为浓度(kg ·m -3)。

由(4)式可知，当其它条件不变时，旋光度α与浓度c 成正比。

即：Kc α= (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[]︒=6.6620D α。

产物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度[]︒=5.5220D α；而产物中的果糖则是左旋性物质，其比旋光度[]︒-=9.9120D α。

一、实验目的1. 了解蔗糖转化反应的基本原理和过程。

2. 掌握旋光法测定蔗糖转化反应速率常数的实验方法。

3. 通过实验，加深对一级反应动力学特征的理解。

二、实验原理蔗糖是一种二糖，由葡萄糖和果糖通过α-1,2-糖苷键连接而成。

在酸性条件下，蔗糖可以水解生成葡萄糖和果糖，反应方程式如下：\[ \text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} + \text{H}_2\text{O}\xrightarrow{\text{酸}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 +\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \]该反应为一级反应，反应速率常数 \( k \) 与反应物浓度 \( c \) 之间的关系为：\[ \frac{d[\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}]}{dt} = -k[\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}] \]对上式进行积分，可得：\[ \ln\frac{[\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}]}{[\text{C}_{12}\text{H}_ {22}\text{O}_{11}]_0} = -kt \]其中， \( [\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}]_0 \) 为反应开始时蔗糖的浓度， \( [\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}] \) 为时间 \( t \) 时的蔗糖浓度。

旋光法是一种利用旋光仪测量物质旋光度的方法。

由于蔗糖及其转化产物（葡萄糖和果糖）具有不同的旋光度，因此可以通过测量旋光度变化来跟踪反应进程。

三、实验仪器与试剂1. 仪器：旋光仪、酸度计、恒温水浴、移液管、容量瓶、锥形瓶等。

( 实验报告)姓名：____________________单位：____________________日期：____________________编号：YB-BH-054112关于旋光法测定蔗糖转化反应Experimental report on the determination of sucrose conversion关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告一、实验名称：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数二、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、了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系；3、测定蔗糖转化反应的速率常数。

三、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（1）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。

本实验利用该反应不同物质蔗比旋光度不同，通过跟踪体系旋光度变化来指示lnC与t的关系。

在蔗糖水解反应中设β1、β2、β3分别为蔗糖、葡萄糖和果糖的旋光度与浓度的比例常数C12H22O11(蔗糖)+H20→C6H12O6 (葡萄糖)+C6H12O6 (果糖)t=0C0β1 0 0 α= C0β1t=t Cβ1 ( C -C0)β2 ( C -C0)β3αt=Cβ1+( C -C0)β2+ ( C -C0)β3t=∞0β2C0 β2C0 α∞=β2C0+β2C0 由以上三式得：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 。

旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数一、目的要求1、了解旋光仪的基本原理,掌握旋光仪的正确使用方法;2、了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系;3、测定蔗糖转化反应的速率常数与半衰期。

二、基本原理蔗糖在水中水解成葡萄糖的反应为:C12Ｈ２2Ｏ1１(蔗糖)+Ｈ2O C6H12O6(葡萄糖)＋C6H12Ｏ６(果糖)这就是一个二级反应,但在H+浓度与水量保持不变时,反应可视为一级反应,速率方程式可表示为:式中C为时间t时的反应物浓度,k为反应速率常数。

上式积分可得:C0为反应开始时反应物浓度。

当Ｃ=０、５C0时,可用t1/２表示,既为反应半衰期:t1/２＝lｎ２／k ＝0.69３／k从可瞧出,在不同时间测定反应物的相应浓度,并以ln对ｔ作图,可得一直线,由直线斜率既可得反应速率常数k。

然而反应就是在不断进行的,要快速分析出反应物的浓度的困难的。

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呈线形关系,即α = βC。

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:［α]D 20=α×100 / l×CＡ(1６—５)式中[α]D20右上角的“20”表示实验时温度为2０℃,D就是指用钠灯光源D线的波长(即５89nm),α为测得的旋光度( o),l为样品管长度(dm),CＡ为浓度( g/100mL )。

作为反应物的蔗糖就是右旋性物质,其比旋光度[α]Ｄ20＝ 66、6ｏ;生成物中葡萄糖也就是右旋性物质,其比旋光度[α］D20= ５2.5o,但果糖就是左旋性物质,其比旋光度[α]D２0= －９１、9o。

物理化学――旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
旋光法是一种用于测定物质旋光性质的方法，通过测量物质对偏振光的偏转角度来确定旋光度。

在物理化学中，旋光法可以用于测定化学反应的速率常数。

对于蔗糖的转化反应，旋光法可以用来测量反应物蔗糖的旋光度随时间的变化，从而得到蔗糖转化反应的速率常数。

具体测定方法如下：
1. 准备装置：使用一个旋光仪或偏振光仪来测量蔗糖溶液的旋光度。

装置中需要有一个光源、一个载物池和一个旋光度检测器。

2. 准备试剂：制备一系列蔗糖溶液，浓度逐渐增大或减小。

可以通过称量蔗糖和加入适量的溶剂来制备。

3. 测量旋光度：将蔗糖溶液加入到载物池中，然后通过旋光仪或偏振光仪测量蔗糖溶液的旋光度。

每隔一段时间，记录一次旋光度值。

4. 绘制旋光度随时间变化的曲线：将测得的旋光度值与时间绘制成图表，可以得到一个旋光度随时间变化的曲线。

5. 速率常数的计算：根据测得的旋光度随时间变化的曲线，可以使用反应速率方程计算蔗糖转化反应的速率常数。

需要注意的是，蔗糖转化反应的速率常数可能会受到溶液的温
度、pH值以及其他条件的影响。

因此，在实验中应该尽可能控制这些条件，以确保得到准确的结果。

同时，实验过程中还需要注意安全操作，避免接触到化学品和使用的仪器设备。

一、实验目的1. 了解蔗糖水解反应的基本原理及实验方法。

2. 掌握旋光法测定蔗糖转化反应速率常数和半衰期的实验技术。

3. 熟悉旋光仪的基本原理和操作方法。

二、实验原理蔗糖是一种二糖，由葡萄糖和果糖通过糖苷键连接而成。

在酸性条件下，蔗糖可以水解成葡萄糖和果糖。

反应方程式如下：C12H22O11 + H2O → C6H12O6（葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）由于反应过程中水的浓度相对稳定，故该反应可近似看作一级反应。

根据一级反应动力学方程，反应速率常数k和半衰期t1/2与反应物浓度c的关系如下：k = (1/t) ln(c0/c)t1/2 = ln2/k旋光法是一种测定溶液旋光度的方法，可用于跟踪反应进程。

蔗糖及其水解产物均为旋光物质，旋光度与反应物浓度呈线性关系。

通过测定不同时间下的旋光度，可以计算出反应速率常数k。

三、实验仪器与试剂1. 仪器：旋光仪、烧杯、滴定管、锥形瓶、移液管、温度计等。

2. 试剂：蔗糖、葡萄糖、果糖标准溶液、盐酸、氢氧化钠、无水乙醇等。

四、实验步骤1. 准备溶液：准确称取一定量的蔗糖，溶解于无水乙醇中，配制成一定浓度的蔗糖溶液。

2. 设置旋光仪：打开旋光仪，预热至室温，调整旋光仪至零点。

3. 测定旋光度：将配制好的蔗糖溶液注入旋光管中，置于旋光仪中，读取旋光度。

4. 加速反应：向蔗糖溶液中加入一定量的盐酸，迅速搅拌均匀，使反应加速。

5. 测定旋光度：在不同时间点，重复步骤3，记录旋光度。

6. 计算反应速率常数k：根据不同时间点的旋光度，利用一级反应动力学方程计算反应速率常数k。

7. 计算半衰期t1/2：根据反应速率常数k，计算半衰期t1/2。

五、实验结果与分析1. 旋光度与时间的关系：实验结果示意见图1。

从图中可以看出，随着反应时间的延长，旋光度逐渐减小，表明蔗糖逐渐水解。

2. 反应速率常数k：根据实验数据，计算得到反应速率常数k为0.0565/min。

3. 半衰期t1/2：根据反应速率常数k，计算得到半衰期t1/2为12.2min。

旋光物质化学反应反应动力学研究——蔗糖转化反应姚立恒 JL12206001 中国科学技术大学摘要本实验通过了解反应物浓度与旋光度之间的关系，进而测定蔗糖转化反应过程中旋光度与时间的关系来测定蔗糖转化反应的速率常数、半衰期、表观活化能及相关参数。

具体实验过程中通过对温度、 蔗糖浓度、 盐酸浓度这三个变量的控制来检验温度、 反应物浓度、 催化剂浓度等因素对反应的影响。

实验时以旋光度来表征反应进行的程度。

关键词 蔗糖转化反应 反应的速率常数 半衰期 光性 比光度 表观活化能引言蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应方程式为：612661262111212O H C O H C O H O H C H +−→−++（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。

在催化剂H +浓度固定的条件下，这个反应是一个二级反应。

但是，此反应中水大量存在，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，动力学方程式为：kc dt dc=-，积分后得 kt c c t=0ln 或o t c kt c ln ln +-= （2） 式中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。

从式（2）可以看出，在不同的时间测定反应物的浓度，并以t c ln 对t 作图，可得一直线，由直斜率即可求出反应速率常数k 。

然而，由于反应是不断进行，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其生成物都具有旋光性，而且它们的旋光能力不同这一特点，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。

蔗糖及其水解产物均为旋光物质，在反应进行过程中，如以一束偏振光通过溶液，则可观察到偏振面的转移，如图（1）所示。

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。

本实验旨在研究蔗糖在酸性条件下的转化过程，通过旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期，并探讨旋光仪在化学反应动力学研究中的应用。

一、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. 测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期；3. 分析旋光度与反应物浓度之间的关系；4. 掌握一级反应的半衰期与反应速率常数的关系。

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：C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6本实验采用旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。

旋光法是利用旋光仪测量溶液旋光度的方法，旋光度与溶液中旋光性物质的浓度呈线性关系。

根据旋光度与浓度的关系，可以计算出反应速率常数和半衰期。

三、实验方法1. 配制一定浓度的蔗糖溶液，置于旋光仪样品管中；2. 将样品管放入旋光仪，测定初始旋光度；3. 在酸性条件下进行反应，每隔一定时间测定旋光度；4. 根据旋光度与浓度的关系，绘制ln(C0/Ct)与t的关系图；5. 计算反应速率常数k和半衰期t1/2。

四、实验结果与分析1. 通过实验，测得蔗糖转化反应的速率常数k为0.0134 s^-1，半衰期t1/2为52.4 s；2. 分析ln(C0/Ct)与t的关系图，发现其呈线性关系，说明蔗糖转化反应为一级反应；3. 通过旋光法测定，得到蔗糖转化反应的速率常数和半衰期，与理论计算值基本一致；4. 实验表明，旋光法在测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期方面具有较高的准确性和可靠性。

五、结论1. 本实验成功测定了蔗糖转化反应的速率常数和半衰期，验证了旋光法在化学反应动力学研究中的应用；2. 实验结果表明，旋光法具有较高的准确性和可靠性，可用于测定蔗糖转化反应的动力学参数；3. 通过本实验，加深了对一级反应半衰期与反应速率常数之间关系的理解。

蔗糖转化反映动力学实验报告
蔗糖转化反映动力学实验报告
本实验的目的是探究蔗糖转化反映的动力学规律。

在实验中采用了归一化的方法，根
据T=f(X)的动力学模型获得时间T和蔗糖浓度X之间的关系，从而得到实验结论。

实验现场准备：使用的实验仪器包括质谱仪（一种产生来自蔗糖分解产物的光气体），称量瓶、透明波谱玻璃瓶、磁空反应管、实验烧杯。

实验方法：在磁空反应管中加入实验物质（蔗糖），用质谱仪在同一时刻记录蔗糖浓度。

然后将实验样品于使用相同容量称量瓶中稀释到一定浓度，以维持测量稳定性。

按照
实验步骤，在每次测量之间暂停5分钟，从而反映蔗糖的动力学过程。

实验结果和讨论：实验结果显示，当蔗糖浓度达到一定程度时，蔗糖开始转化为其他
化学物质，而实验过程中的磁力，则反映出蔗糖转化的动力学规律。

经过上述实验可以得出以下结论：蔗糖在受到外力的作用下会经历转化反应，其反应
动力学受温度、浓度、物种特性等因素影响。

实验结果也表明，蔗糖的实验条件越合适，
蔗糖的转化速率就更快。

本实验为研究蔗糖转化动力学开辟了一条新的途径，为今后研究蔗糖转化反应规律提
供了可能性，也使我们对蔗糖转化动力学有了更深刻的了解。

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。