蔗糖水解反应实验报告

蔗糖水解反应实验报告

一、实验目的

1、 了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。

2、 测定蔗糖水解反应的速率常数和半衰期。

3、 了解旋光仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。

二、实验原理

蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为：C12H22O11 + H2OC6H12O6 + C6H12O6(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)它属于二级反应，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为一级反应。

一级反应的速率方程可由下式表示：—式中c为时间t时的反应物浓度，k为反应速率常数。

积分可得： Inc=－kt + Inc0c0为反应开始时反应物浓度。

一级反应的半衰期为： t1/2=

从上式中我们不难看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，是可

以求出反应速率常数k的。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。但是，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，故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度

量反应进程。

测量物质旋光度所用的仪器称为旋光仪。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，样品管长度及温度等均

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=Kc

式中比例常数K与物质旋光能力，溶剂性质，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：

式中“20”表示实验时温度为20℃，D是指用纳灯光源D线的波长

（即589毫微米），α为测得的旋光度，l为样品管长度（dm），cA为浓

度（g/100mL）。

作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度=66.6°；生成物中葡萄

糖也是右旋性物质，其比旋光度=52.5°，但果糖是左旋性物质，其比旋

光度=－91.9°。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生

实验十一蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告.doc

实验目的：

本次实验的目的是研究蔗糖在不同pH下的水解反应的速率常数，藉此估算反应的平衡常数，并依此推测反应的主要活性组成，以提升对有机合成反应的理解。

实验原理:

蔗糖的水解反应可以用下式表示：

C12H22O11(aq)+ H2O (l)→12C2H5OH +11H2CO3

这是一个第一级反应，反应速率可以用下式表示：

-d[C12H22O11]/dt=k[C12H22O11]

其中，k为第一级反应——蔗糖水解反应在不同pH下的速率常数。

实验步骤：

1.准备实验设备：分离液比重计、称量瓶、烧杯及相应的工具；

2.准备实验消耗物：蔗糖、稀硫酸、稀硝酸、氯化钠；

3.按照实验要求，溶解蔗糖等适量消耗物，制备相应溶液；

4.依据实验要求，在分离液比重计上，根据试液缓慢改变比重，覆盖不同pH，进行反应；

5.同样观测不同温度下，蔗糖在不同pH下水解反应的速率，将反应速率数据记录下来；

6.根据采集到的反应数据，已Arrhenius关系式计算出反应的活化能，计算出反应的速率常数。

实验结果：

根据实验测得的结果，反应在不同pH下反应的速率常数如下：

pH 2：0.048min-1

总结：

通过本次实验，我们研究了蔗糖在不同pH下水解反应的速率常数。结果表明，反应随着pH增加而增快，由此可见，pH对蔗糖水解反应速率有明显的影响。此外，可以从不同温度下，蔗糖水解反应的速率曲线中推断出活化能值，并根据Arrhenius关系式对反应的速率常数进行估算。

蔗糖水解反应实验报告

一、实验目的

1、 了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。

2、 测定蔗糖水解反应的速率常数和半衰期。

3、 了解旋光仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。

二、实验原理

蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为：C12H22O11 + H2OC6H12O6 + C6H12O6(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)它属于二级反应，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为一级反应。

一级反应的速率方程可由下式表示：—式中c为时间t时的反应物浓度，k为反应速率常数。

积分可得： Inc=－kt + Inc0c0为反应开始时反应物浓度。

一级反应的半衰期为： t1/2=

从上式中我们不难看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，是可

以求出反应速率常数k的。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。但是，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，故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度

量反应进程。

测量物质旋光度所用的仪器称为旋光仪。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，样品管长度及温度等均

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=Kc

式中比例常数K与物质旋光能力，溶剂性质，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：

式中“20”表示实验时温度为20℃，D是指用纳灯光源D线的波长

（即589毫微米），α为测得的旋光度，l为样品管长度（dm），cA为浓

度（g/100mL）。

作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度=66.6°；生成物中葡萄

糖也是右旋性物质，其比旋光度=52.5°，但果糖是左旋性物质，其比旋

光度=－91.9°。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生

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 。