实验八 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 【目的要求】 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,计算反应的半衰期,并根据阿伦尼乌斯公式求算蔗糖转化的活化能
2、了解旋光仪的基本原理、掌握使用方法
3 了解一级反应速率公式及动力学特点,熟悉准一级反应的速率公式
【基本原理】 蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为 C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 蔗糖 葡萄糖 果糖 为使水解反应加速,反应常常以 H3O+为催化剂,故在酸性介质中进行,本实验采用 2M HCl
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: -dC/dt = kC 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 令蔗糖开始水解反应时的浓度C0,水解到某时刻时的蔗糖浓度为Ct,对上式进行积分得: lnC0/Ct = kt 该反应的半衰期与 k的关系为: t1/2 = ln2/k 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
量度旋光度的仪器为旋光仪,当温度、波长及溶剂一定时,旋光度的数值为: = l Cm 或 = l C l —— 液层厚度,即盛装溶液的旋光管的长度, Cm ,C—— 旋光物质的质量摩尔浓度,体积摩尔浓度 —— 比旋光度,t为温度,D为所用光源的波长
在其他条件不变的情况下,旋光度与反应物浓度C成正比