蔗糖水解反应速率常数得测定一、实验目得 1、根据物质得光学性质讨论蔗糖水解反应,测定其反应速率常数。 2、了解旋光仪器仪得基本原理,掌握其使用方法。 二、实验原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应为: 它属于二级反应,在纯水中此反应得速率极慢,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加反应,仍可近似地认为整个反应过程中水得浓度就是恒定得,而且 H+就是催化剂,其浓度也保持不变。因此在一定浓度下,反应速度只与蔗糖得浓度有关,蔗糖转化反应可瞧作为一级反应。 一级反应得速率方程可由下式表示: 式中:c 为蔗糖溶液浓度,k 为蔗糖在该条件下得水解反应速率常数。 令蔗糖开始水解反应时浓度为 c0,水解到某时刻时得蔗糖浓度为 ct,对上式进行积分得: 该反应得半衰期与 k 得关系为: 蔗糖及其转化产物,都具有旋光性,而且它们得旋光能力不同,故可以利用体系在反应进程中旋光度得变化来度量反应进程。 测量物质旋光度所用得仪器称为旋光仪。溶液得旋光度与溶液中所含旋光物质得旋光能力,溶剂性质,溶液浓度,样品管长度及温度等均有关系。当温度、波长、溶剂一定时,旋光度得数值为: 或 为液层厚度,即盛装溶液得旋光管得长度;为旋光物质得体积摩尔浓度;为比旋光度;为温度;为所用光源得波长。 比例常数'K 与物质旋光能力,溶剂性质,样品管长度,光源得波长,溶液温度等有关。可见,旋光度与物质得浓度有关,且溶液得旋光度为各组分旋光度之与。 作为反应物得蔗糖就是右旋性物质,其比旋光度;生成物中葡萄糖也就是右旋性物质,其比旋光度;但果糖就是左旋性物质,其比旋光度。由于生成物中果糖得左旋性比葡萄糖右旋性大,所以生成物呈左旋性质。因此随着反应得进行,体系得右旋角不断减小,反应至某一瞬间,体系得旋光度可恰好等于零,而后就变成左旋,直至蔗糖完全转化,这时左旋角达到最大值。反应过程浓度变化转变为旋光度变化:当 t=0 时,溶液中只有蔗糖,溶液得旋光度值为: (1)当 t=∞时,蔗糖完全水解,溶液中只有葡萄糖与果糖。旋光度为: (2) 当 t=t 时,溶液中有蔗糖、果糖与葡萄糖,此时旋光度为: (3) 经数学处理得: (4) (5)即得: 三、仪器与试剂 旋光仪(1 台);50ml 容量瓶(1 个);5mL 移液管(1 支);25ml 移液管(1 支);锥形瓶(3 个);恒温水水浴(1 台);秒表 (1 个);蔗糖;分析台秤(1 台);蔗糖;HCL 溶液(2mol/L)。四、实验步骤 1.溶液配制: 称取 10 克蔗糖放在烧杯中,加蒸馏...
