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1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112212OHC(蔗糖)+OH2H6126OHC(葡萄糖)+6126OHC（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：kcdd-tc积分之后得：ktlnclnc0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：k693.0k2lnt2/1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。可见，反应过程中物质浓度的变化可以用旋光度来代替表示。ln（αt—α）=kt-＋ln（α0—α）从上式可见，以ln（αt—α）对t作图，可得一直线，由直线斜率可求得速度常数k。四、实验步骤1、旋光仪的零点校正开启旋光仪，按下“光源”和“测量”，预热10分钟。蒸馏水为非旋光物质,可以用来校正旋光仪的零点。校正时候先洗净样品管，将管的一端加上盖子，并由另一端加满蒸馏水，盖上玻璃盖和套盖，玻璃片紧挨着旋光管，管内不应该有气泡。用吸滤纸把管外的水擦干，放入旋光仪的光路中，之后清零。2、反应过程的旋光度的测定把恒温水浴调到50℃。取出锥形瓶蔗糖溶液25ml，盐酸溶液25ml，把盐酸倒入蔗糖中，混合均匀。用该溶液润洗旋光仪之后，加入该溶液进入旋光管，测量各时间的旋光度。从旋光度最大时开始记录，2每隔五分钟记录一次，记录40分钟。3、α的测量把混合液放入50℃恒温水浴中加热至四十分钟之后，取出冷却到室内温度，润洗旋光管，测量旋光度。五、实验数据记录与处理0510152025303540αt10.1259.1658.2507.3606.5055.6804.8554.0203.235ln（αt—α）2.6452.5742.5022.4262.3482.2652.1762.0761.973α∞的平均值为：-3.955旋光度与时间的关系旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数由Ln（αt-α∞）～t直线y=-0.0168x+2.6618可求得：蔗糖的转化反应速率K=0.0168半衰期：t12=2Ink=0.693k=41.25min七、思考题1.实验中，为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点?在蔗糖转化反应过程中，所测3的旋光度αt是否需要零点校正?为什么?答：因为蒸馏水无旋光性，可以消除旋光仪的系统误差；实验中，所测的旋光度αt可以不校正零点，因αt-α∞，已将系统的零点误差消除掉。2.蔗糖溶液为什么可粗略配制?答：初始浓度对于数据影响不大。速率常数K与温度和催化剂的浓度有关，实验测定反应速率常数k，以ln（αt—α）对t作图，由所得直线的斜率求出反应速率常数k，与初始浓度无关3.蔗糖的转化速度和哪些因素有关?答：温度，催化剂得浓度、种类等。4.溶液的旋光度与哪些因素有关？答：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。5.反应开始时，为什么将盐酸溶液倒入蔗糖溶液中，而不是相反？答：因为盐酸是作为催化剂。若把蔗糖倒入盐酸当中，会导致反应液中盐酸的浓度过大，使得蔗糖在还没检测的时候就反应完全，使实验存在很大误差。若那盐酸倒入蔗糖溶液中，可以避免这种事情发生，最大地降低了误差的出现。八、实验结果与讨论：本实验测得蔗糖的转化反应速率K=0.0168,半衰期为41.25min，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。而最终的旋光度几乎不变，这说明反应几乎已经达到极限。通过该实验，了解该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。