蔗糖水解

项目蔗糖水解反应速度常数的测定一、目的要求1．掌握测定蔗糖水解反应速度常数的方法；2．熟练掌握旋光仪的使用方法。二、实验原理蔗糖水溶液在氢离子催化作用下，水解反应成葡萄糖与果糖：C12H12O11＋H2OC6H12O6＋C6H12O6当蔗糖溶液浓度较稀时，由于水是大量存在的，尽管有少量水分子参加反应，但反应前后水的浓度变化极小，可近似认为反应过程中的水浓度是恒定的，作为催化剂的H+浓度也不变，因此蔗糖水解反应可看作为一级反应。其反应速度方程为：式中k—反应速度常数；c—时间t时的反应物浓度。kcdtdcH二、实验原理令反应开始时，即t＝0时蔗糖的浓度为c0；时间为t时，蔗糖浓度为c,对上式积分可得或若测得不同时间t时的c值，以lgc对t作图，可得一直线，由直线斜率可求得反应速度常数k。ktcc0lg303.20lg303.2lgctkc二、实验原理因为蔗糖、葡萄糖和果糖都是旋光性物质，所以可用反应过程中溶液旋光角的变化来代替蔗糖浓度的变化。在一定温度下，对于一定波长的光源和一定长度的试样管，旋光性物质溶液的旋光角α与溶液的浓度成正比：α＝hc式中h为比例常数。对于由两种以上旋光性物质组成的混合溶液，其旋光角则是各物质旋光角之和。二、实验原理在蔗糖水解反应中，当反应时间t=0时，蔗糖的浓度为co，所以反应溶液的旋光角α0为：α0＝h蔗c0当反应时间为t时，蔗糖浓度为c，而葡萄糖、果糖的浓度都为（co－c），此时旋光角αt应为αt=h蔗c+h葡（c0－c)＋h果(c0－c)二、实验原理当t＝∞时，蔗糖已全部水解，此时反应液的旋光角应为α∞=h葡c0+h果c0将上式联立可以解得：果葡蔗hhhc00二、实验原理将上式合并得由式上式可知，若以对t作图为一直线，从直线斜率可求得反应速度常数k：k＝－2．303×斜率本实验用旋光仪来跟踪反应过程中的浓度变化，测定在不同时间t时的旋光角、来求取反应速度常数k。需要说明的是蔗糖和葡萄糖都是右旋性物质，果糖是左旋性物质，而且果糖的左旋性比葡萄糖的右旋性大，所以在反应过程中溶液由右旋性逐渐转变为左旋性。)lg(303.2)lg(0tkt三、仪器与药品手动旋光仪；电热水浴恒温锅；计时器；150mL锥形瓶；25mL移液管；w（B）＝0．2蔗糖溶液；。（HCl）＝3mol·L－１盐酸溶液。旋光仪的基本结构旋光仪光学系统1—光源；2—透镜；3—起偏镜；4—石英片；5—光栏；6—旋光管；7—检偏镜；8—目镜；四、实验步骤（手动旋管仪）1．旋光仪零点的寻找接通旋光仪电源。将旋光管装满蒸馏水，管内应无气泡，擦干旋光管，若两端玻璃片不干净，用擦镜纸擦净，将旋光管放人旋光仪，测定仪器零点。反复测定几次，直到能熟练地找到等暗面，并会正确读数，倒出旋光管中的蒸馏水。四、实验步骤（手动旋管仪）2．水解反应溶液旋光角的测定分别取25mLw（B）＝0.2蔗糖溶液和25mLc（HC1）3mo1/LHCl溶液于两个100mL锥形瓶中，然后将HCl溶液倒入蔗糖溶液的锥形瓶中（两个瓶来回倒几次，使HCl溶液和蔗糖混合均匀）。迅速用此混合液装满旋光管，并开始计时。用滤纸擦净管外的溶液后，放人旋光仪中，读出第一个旋光角数据即α０。（α０要求在溶液混合后3一5min内读出）。每隔10min测一次，共测lh。四、实验步骤（手动旋管仪）3．α∞的测定将装有剩余的反应溶液的100mL锥形瓶放人５０℃～60℃的电热浴恒温锅中温热６０min，取出锥形瓶在恒定在实验温度后，将溶液装人旋光管测定其旋光角α∞五、数据处理（１）将实验数据和处理结果填入下表：实验温度______________℃大气压-_______________Pa=__________时间t/minαtLg(αt－α)(2)以1g(at一α∞)为纵坐标，t为横坐标作图,由所得的直线斜率计算反应速度常数k。六、注意事项１．实验前应了解旋光仪的原理和使用方法，参阅前述内容。2．旋光管管盖只要旋至不漏水即可，旋得过紧会压碎玻璃片，或因玻片受力产生应力而致使有一定的假旋光，同时装满液体的旋光管内不应有气泡存在。３．由于混合液的酸度很高，因此旋光管一定要擦净后才能放人旋光仪内，以免管外粘附的混合液腐蚀旋光仪。4．测定a∞时，水浴加热温度不可过高，否则会引起其他副反应。加热过程中也应避免溶液蒸发影响浓度。5．测定旋光角时，左旋用负号表示。在本实验中，反应开始时α为正值，反应完毕后的α∞为负值。6．测定过程中，旋光仪调节好后，应先记录时间，再读取旋光角数值。七．思考题1．在本实验中，若不对旋光仪作零点校正，对求k有无影响？为什么？2．测定αt与α∞是否要用同一根旋光管？为什么？