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。
蔗糖转化反应及半衰期的测定[适用对象] 药学、药物制剂、中药学、制药工程、中药学（国际交流方向）、生物工程专业[实验学时] 4学时一、实验目的1.测定蔗糖转化的反应常数和半衰期。
2.了解反应物浓度与旋光度之间的关系。
3.掌握旋光仪的正确操作技术。
二、实验原理蔗糖水溶液在有氢离子存在时产生水解反应：)()()(612661262112212葡萄糖果糖蔗糖O H C O H C O H O H C H +−→−++反应是二级反应，但反应时水是大量存在的，H+离子是催化剂，其浓度保持不变，因此，蔗糖转化应可看作为一级反应，其动力学方程式可写成：将上式移项并积分得：因为蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光物质，而且果糖的左旋大于葡萄糖的右旋性，因此在反应进程中，体系的旋光度将逐渐从右旋变成左旋，而且由于蔗糖水解是能进行到底的，即C ∞＝0，这时左旋角[][]112212112212O H C K dt O H C d =-[][]K K t t t C C KtC C Kdt O H C O H C d t t t C C t 693.02ln ,,21ln 21210000112212112212=====-⎰⎰即反应的半衰期表示可用时当度为反应结束后的蔗糖浓分钟后的蔗糖浓度为反应经时蔗糖的起始浓度为∞=C t C t C t 00达到最大值。
设开始测得旋光度为α0 ，经t 分钟测得旋光度为αt ，到反应完毕测得旋光度为α∞ ，由于是在同一光源，同一长度的旋光管中进行的，所以浓度的改变正比于旋光度的改变，且比例常数K 相同，因此：C 0-C ∞=K(α0-α∞)C t - C ∞ =K(αt -α∞) 且 C ∞＝0上式中K(α0-α∞)为常数，所以可用lg (αt -α∞)对t 作图，从所得直线的斜率即可求出反应速度常数 K 和t 1/2。
三、仪器设备旋光仪 1套记时器（秒表） 1块容量瓶（50ml ） 1个锥形瓶（100ml ） 2个烧杯（50ml ） 1个移液管（25ml ） 2支HCl 溶液，蔗糖（分析纯）四、相关知识点)lg(303.2)lg(lg 303.2:00000∞∞∞∞∞∞-+-=---=--=ααααααααααααt Kt K C C t t t 代入动力学方程得本课程知识点综合：（一） 旋光仪的使用1．接通电源，开启开关，预热5分钟，待钠光灯发光正常可开始工作．2．转动手轮，在中间明或暗的三分视场时，调节目镜使中间明纹或暗纹边缘清晰．再转动手轮，观察视场亮度变化情况，从中辨别半明半暗位置即零度视场．3．仪器中放入空试管或充满蒸馏水的试管后，调节手轮找到零度视场，从左右两读数视窗分别读数，求二者平均值为一个测量值．转动手轮离开零度视场后再转回来读数，共测两次取平均值．则仪器的真正零点在其平均值0Φ处．4．将装有已知浓度溶液的试管放入旋光仪，注意让气泡留在试管中间的凸起部分．转动手轮找到零度视场位置，记下左右视窗中的读数左Φ和右Φ．各测2次求其平均值Φ．则溶液的偏光旋转角度为0Φ-Φ=Φ∆．多课程知识点综合（一）偏振光与旋光性1.偏振光和偏振光的振动面光波是电磁波，是横波。
蔗糖转化
[实验目的]
1.掌握恒温水槽和旋光仪的使用和操作技巧。
2.熟悉测定蔗糖水溶液在酸性条件下转化反应的速率常树和半衰期。
3.进一步熟练掌握处理数据的技巧。
[实验原理] 略
[仪器及试剂]
恒温水槽、旋光仪、电子天平、秒表、锥形瓶、烧杯、量筒
蔗糖（6g左右）、盐酸（30mL）、蒸馏水（30mL）
[实验步骤]
1、打开恒温水槽的总电源开关，设置温度55 ℃，回差为0.1。
2、先用旋光管注满蒸馏水，放入暗箱中，按采零键进行采零。
3、称取6g蔗糖、30mL蒸馏水和30mL盐酸，先放蔗糖到锥形瓶中用水溶解，再放盐酸
与蔗糖溶液，让其迅速混合，同时启动秒表。
4、将混合好的液体装满旋光管，迅速置于暗箱中，余下的混合液放入恒温水槽中加热40-
60min.
5、从反应开始后，每2min读取一次数据（直到旋光度为-2）。
6、将完全水解的混合液取出，冷却至室温，测其旋光度。
[数据记录]
0.830
0.723
0.621
0.501
[数据处理]
由上图可知斜率m=-0.0547,速率k=0.0547
由此可知半衰期t=12.67min
[实验讨论]
1、混合液的加热温度不能超过60 ℃，因为蔗糖的转化为有机反应，超过60 ℃后，可能
会产生副作用。
影响实验结果的准确性。
2、蔗糖粗略称取的原因：反应速率可由In（αt-α∞），求出，而半衰期只与反应速率有关，与
反应物的起始浓度无关。
化学化工学院学生姓名：文倩 学 号: 14101700585指导老师：张建策 专业班级：10级化学班实验三 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，掌握其使用方法。
二、 实验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 −→−+H C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6(蔗糖) (葡萄糖) (果糖) 速率方程可由下式表示：—kc dtdc= c 为时间t 时的反应物浓度，k 为反应速率常数。
积分可得：lnc=－kt + lnc 0c 0为反应开始时反应物浓度。
反应的半衰期为：t 1/2=kk In 693.02=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。
当其它条件均固定时，旋光度α和反应物浓度c 呈线性关系，即α=Kc设最初系统的旋光度为 α0=K 反c A,0 （t=0，蔗糖尚未水） （1） 最终系统的旋光度为 α∞=K 生c A,0 （t=∞，蔗糖已完全水解）（2） 当时间为t 时，蔗糖浓度为c A ，此时旋光度为αtαt = K 反c A + K 生(c A,0－c A )(3）联立（1）、（2）、(3)式可得：c A,0=生反K K --∞αα0=K ′（α0－α∞） (4) c A =生反K K t --∞αα= K ′（αt －α∞） (5)将（4）、（5）两式代入速率方程即得：ln(αt －α∞)=－kt+ln （α0－α∞）我们以ln(αt －α∞)对t 作图可得一直线，从直线的斜率可求得反应速率常数k ，进一步也可求算出t 1/2。
三、 仪器和试剂仪器：型号为WZZ-1的自动指示旋光仪一台；移液管（25ml ）2支；烧杯（150ml ）2个；恒温槽1台；吸耳球1个；秒表1块；容量瓶（50ml）1个；锥形瓶（100ml）2个；试剂：蔗糖（AR）；HCl溶液。
