实验七, 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数(新)

实验三 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数

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： –

dt

dc 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。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈左旋性质。因此随着反应的进行，体系的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，体系的旋光度可恰好等于零，而后就变成左旋，直至完全转化，这时左旋角达到最大值α∞。旋光度与浓度成正比，并且溶液的旋光度为各组成的旋光度之和。若反应时间为0，t ，∞时溶液的旋光度分别用α0，αt ，旋光度与浓度成正比，并且溶液的旋光度为各组成的旋光度之和。若反应时间为0，t ，∞时溶液的旋光度分别用α0，

t α，∞α表示。

αt =β蔗c +(β葡+β果)（c 0- c ） （5）

α∞=(β葡+β果)c 0 （6）

由以上三式可得

c 0 =（α0-α∞）｛β蔗-(β葡+β果)｝-1 (7) c=（αt -α∞）｛β蔗-(β葡+β果)｝-1 (8)

将式(7)、（8）代入式（2）并整理得

经联立方程可推导出： ∞-ααt ln())ln(0∞-+-=ααkt 显然，以)ln(∞-ααt 对t 作图可得一直线，直线斜率即为-k 。 三、 仪器、试剂

WZZ-3型自动旋光仪 移液管（25ml ） 恒温水浴

蔗糖（分析纯） 容量瓶（50ml ） HCl （4.00N ） 锥形瓶（150ml ）

烧杯（50ml ）

四、 实验步骤

1． 自动旋光仪的使用

a) 将仪器电源插头插入220V 交流电

源，打开仪器右侧的电源开关，这时钠光灯应启辉，需经5分钟钠光灯才发光稳定。

b) 将仪器右侧的光源开关向上扳到支流位置，直流灯点亮后按“回车”键这时液晶显示

屏即有MODE L C n 选项显示（MODE 为模式，C 为浓度，L 为旋光管长度dm ，n 为测试次数；默认值：MODE ：1；L ：2.0；C ：0；n ：1）。

c) MODE1即为旋光度测试，所以在测试中无需改变参数的设置。MODE2：比旋度；

MODE3：浓度；MODE4：糖度； 2. 旋光仪的零点校正

蒸馏水为非旋光性物质，可以用来校正旋光仪的零点。校正时，先洗净样品管，再

向管内灌满蒸馏水，在上面形成一凸面，然后盖上玻璃片和套盖，此时管内不应有气泡存在；如果旋光管中有气泡，应先让气泡浮在凸颈处；通光面两端的雾状水滴，应用滤纸擦干；旋光管螺帽不宜旋的过紧，以免产生应力，影响读数；旋光管安放时应注意标记的位置和方向。将旋光管放放入旋光仪的光路中，盖上箱盖，此时旋光仪自动开始测量，待读数稳定后，按“清零”键，液晶屏上会显示0读数。 3. 反应过程的旋光度的测定

称取10g 蔗糖，在锥形瓶内加入50ml 蒸馏水溶解，溶解完全后，用移液管吸取25ml 蔗糖溶液注入预先清洁干燥的锥形瓶中；用另一支移液管吸取25ml4.00N 的HCl 溶液加入25ml 的蔗糖溶液中，同时记下反应开始的时间，迅速混合均匀后，用少量反应液润洗旋光管两次，然后将反应液装满旋光管，旋上套盖，放入自动旋光仪中，盖好箱盖。仪器将自动显示该样品的旋光度。第一个数据在3分钟时测量，前15分钟内每分钟测量一次，以后由于反应物的浓度降低，使反应速率变慢，可以每次间隔5分钟测量一次，一直测量到旋光度为负值为止。 4. ∞α的测量：通常有两种方法测定∞α，一是将剩余的25ml 蔗糖溶液中加入25ml 4.00mol/L 的HCl 溶液，放入60℃恒温水浴中温热30分钟以上，使水解完全。然后取出，冷至室温下测量旋光度，在10分钟内读取5个数据，取其平均值，即为∞α。一是将反应放置48小时以上，让其反应完全后测∞α；一种方法容易产生副反应，使溶液颜色变黄。而后一种方法时间太长。在上述操作过程中，因为加热，常导致反应体系中算河水的挥发，影响反应物质的浓度和反映进程，而且蔗糖在此实验条件下是否完全转化为产物，也不容易确定。因此可以采用Guggenheim 法处理数据（见问题讨论部分），这样可以不必测∞α。本实验采用第一种方法。 实验完毕，洗净量筒和锥形瓶，放入烘箱中干燥。洗净样品管，注入蒸馏水，放入旋光仪。 五、数据记录和处理 1、t= ，

α=

2、以ln （t α—∞α）对t 作图，从所得直线斜率求k 。

3、计算蔗糖转化反应的半衰期t 1/2。 六、注意事项

1.装样品时，旋光管管盖旋至不漏液体即可，不要用力过猛，以免压碎玻璃片。

2.在测定∞α时，通过加热使反应速度加快转化完全。但加热温度不要超过60℃。

3.由于酸对仪器有腐蚀，操作时应特别注意，避免酸液滴漏到仪器上。实验结束后必须将旋光管洗净。

4.旋光仪中的钠光灯不宜长时间开启，测量间隔较长时应熄灭，以免损坏。 七、问题讨论

1. 实验关键点

①温度对实验数据的影响大，要注意整个实验时间内的恒温。若无样品管恒温夹套，则旋管光管离开恒温水浴适应短。根据实验数据，当[H +]=1mol ·L -1、蔗糖溶液的浓度为10%时， 则

k(303.7K)=3.35×10-2min -1 k(313.2K)=7.92×10-2min -1 由以上数据求得：在303.7～313.2K 温度范围内，平均活化能E a ︽71kJ ·mol -1。

由此可见，本实验的实验温度范围最好控制在288～303K 内。温度过高，反应速度太快，读数将发生困难[1]。

②HCI 溶液的浓度也要配制准确，因为[H +]对反应速度常数有影响，影响情况见表1。若酸浓度不准，尽管数据的线性关系较好，但k 值偏离文献数据。

表1 温度和盐酸浓度对蔗糖水解速率的影响[2](蔗糖溶液浓度均为10%)

3

/-?dm mol c H CI

13min /10-?k

K 2.298 K 2.308 K 2.318

0.0502 0.4169 1.738 6.213 0.2512 2.255 9.355 35.86

0.4137 4.043 17.00 60.62 0.9000 11.16 46.76 148.8 1.214

17.455 75.97 --

1108-?=mol kJ E

③有研究报道，在30℃的实验条件下，HCI 浓度在1～3mol ·L -1范围时，蔗糖水解速率常数k 与[H +]的关系为：[]

623

.13311070.23108.1min /+

---??+?=H k 。

实验在30℃，蔗糖反应液配制：蔗糖（10g ）+水（50mL)+ HCI(25 mL ，4mol/L)，已知反应液中[H +]=1.33 mol/L ，将代入上述计算，得速率常数值k=0.0395 min -1。应用本文提出的方

法得到的k 1=0.035985 min -1和k 2=0.038977 min -1，比常规方法得到的k 1=0.05104 min -1和

k 2=0.06092min -1更接近于文献值[3]

。

2. 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，所测的旋光度是否需要零点校正?为什么?

解：一般蒸馏水的旋光度很小或接近零，因此用蒸馏水可以校正仪器。另一方面由于水也有一定的旋光度对于溶液的旋光度有一定的影响，即导致旋光度的偏高，结果反应速率常数也受到影响，因此进行校正。

3. 为什么配制蔗糖溶液可用粗天平称量?

解：①对于这个假定分子（二级）反应，由于存在大量水，虽有部分水分子参加反应，但在反应过程中水的浓度变化极小，所以只要蔗糖浓度不太浓，水的浓度变化问题对反应速速率影响不大。

②尽管蔗糖的转化速率与蔗糖浓度、酸浓度、温度及催化剂种类有关，但反应速率常数k 与其中的蔗糖浓度无关，这是可以从公式看出的。 4. 蔗糖的转化速度和哪些因素有关？

解：盐酸的密度稍大于蔗糖，将盐酸加蔗糖溶液时溶液可以容易混合，否则混合不均匀就影响反应的均匀进行。

5.对旋光度不变的某样品，若用长度为10cm ，20cm 旋光管测其旋光度，测量值分别为1α，

2α，则

（A ）1α=22α （B ）21α=2α （C ）1α=2α （ D ）1α2α≠

解：

6．测定蔗糖转化反应的速率常数可用下列哪一种方法：

（A ）量气体体积 （B ）旋光法 （C ）电导法 （ D ）分光光度法 解：（B ）

7．在测定蔗糖溶液旋光度时，使用的光源是：

（A ）钠光灯 （B ）白轵灯 （C ）水银灯 （ D ）红外灯 解：（A ）

8. 为什么蔗糖转化反应可看作是准一级反应？

解：蔗糖水解反应动力学早在1850年即为Wilhelmy 所建立，它是化学动力学中最早经过定量研究的一个反应。不论在实验原理上还是在实验测定方法上都具有代表性，因而几乎被国内所有的物理化学实验教材所选用。

精确的实验结果表明，蔗糖水解的反应速率为：式中c 为蔗糖的浓

度，即反应实际上为8级反应。在本实验条件下，10克蔗糖溶于50ml 水中，其浓度为：

3

331

58.0105030.34210---?=?÷?dm mol dm mol

g g

而水的浓度为： ,即 >>c 。而在反应过程中保持不变，

在这种情况下，反应速率可表示为 ，其中

。 因此，H 2O 的

高浓度和

不变是蔗糖水解表现为一级反应的条件，这种一级反应为“准一级反应”（或

称“假一级”反应）。

9. 如果没有∞α数据（或者反应未趋完全），是否也能求得反应速率常数？

解：可以。把在t 和t +?（?代表一定的时间间隔）测得分别用t α和?+t α表示，则有

∞-ααt =（∞-αα0）kt e - （4）

?+t α∞-α=（∞-αα0）) +t (?-k e （5）

（4）式-（5）式

t α—?+t α=（∞-αα0）t k e ?-（1—??- k e ）

取对数

αα?+-t t ln()=t k e k ?---=??-∞)]1)(ln[(0αα （6）

从（6）式可看出，只要?保持不变，右端第一项为常数， 从 α

α?

+-

t t ln() 对t 作图所得直线的斜率即可求得k 。

? 可选为半衰期的2～3倍，或反应接进完成的时间之半。本实验可取?=30min ，每

隔5min 取一次读数。

10. 数据处理示例[4]

表1列出的是一组蔗糖水解反应实验的数据。

表l 旋光度与反应时间的实验数据 (实验温度为室温 t ︽20℃，α∞=-2.410 )

t/min 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

αt t/min 14 15 20 25 30 35 40 45 50 60 αt

启动Origin7.0后，在弹出的工作表worksheet 中输入表l 的时间t 及相应时间下的旋光度αt ，分别为A 和B 列，在其右侧添加(add column)两列数据，分别为C 和D 列，其值相应的设置 (set column values)为∞-ααt 和)ln(∞-ααt 。

蔗糖水解反应实验报告

浙江万里学院生物与环境学院 化学工程实验技术实验报告实验名称：蔗糖水解反应速率常数的测定

实验预习(30分) (1) 实验目的 1 ?根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应率度常数 2?了解自动旋光仪的基本原理、掌握使用方法。 (2) 实验原理 蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为： C 12H2Q 1 + H 2O a C 6H12C 6 +C6H2Q 葡萄糖 果糖 为使水解反应加速，反应常常以 HO 为催化剂，故在酸性介质中进行。水解 反应中，水是大量的，反应达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度 相比可认为它的浓度没有改变，故此反应可视为一级反应，其动力学方程式为： de kc dt (1) (2) 当c 2c 0时，t 可用切2平表示，即为反应的半衰期 上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速度常数 k ，而与起始浓度无关，这是 一级反应的一个特点。 蔗糖及其水解产物均为旋光物质，当反应进行时，如以一束偏振光通过溶液， 则可观察到偏振面的转移。蔗糖是右旋的，水解的混合物中有左旋的，所以偏振 面将由右边旋向左边。偏振面的转移角度称之为旋光度，以 表示。因此可利用 体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。溶液的旋光度与溶液中所含 旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源的波长以及反应时的温度等因素有关。 为了比较各种物质的旋光能力。引入比旋光度 [] 这一概念，并以下式表 示: 蔗糖 式中：c 0为反应开始时蔗糖的浓度; c 为时间t 时蔗糖的浓度

[D ]=r^ (3) 式中：t 为实验时的温度；D 为所用光源的波长； 为旋光度；I 为液层厚度 （常以10cm 为单位）； （3）式可写成： c 为浓度（常用100 mL 溶液中溶有m 克物质来表示）, t a [a] D l m 100 （ 4） 或 a [a]D l c 由（5）式可以看出，当其他条件不变时，旋光度 即 a K 'c 式中：K '是与物质的旋光能力、溶液层厚度、溶剂性质、光源的波长、反 应时的温度等有关的常数。 20 0 蔗糖是右旋性物质（比旋光度[a] D 66.6 ），产物中葡萄糖也是右旋性物 20 0 20 0 质（比旋光度[a] D 52.5 ），果糖是左旋性物质（比旋光度 [a]D 91 .9） 因此当水解反应进行时， 右旋角不断减小，当反应终了时体系将经过零变成左旋。 因为上述蔗糖水解反应中，反应物与生成物都具有旋光性。旋光度与浓度成 正比，且溶液的旋光度为各组成旋光度之和（加和性）。若反应时间为 0、t 、 时溶液的旋光度为 a 0 、a t 、a 则由（6）式即可导出： C o K （a ° a ） （7） c K （a t a ） （ 8） 将（7）、（ 7）式代入（2）式中可得： 将上式改写成: 由（10）式可以看出，如以 lg （a 。a ）对t 作图可得一直线，由直线 的斜率即可求得反应速度常数 k 。 本实验就是用旋光仪测定 a t 、a 值，通过作图由截距可得到 a 。。 （5） a 与反应物浓度成正 比, 2.303 a 0 a lg - a t a (9) lg(a ° k 2.303 t lg(a ° a ) (10)

旋光法测定蔗糖水解

（三）预习报告参考格式 目的要求： (1)了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法; (2)了解反应物浓度与旋光度之间的关系; (3)测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。 基本原理： 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为： C12H22O11 ( 蔗糖)+ H2O →C6H12O6 (葡萄糖)+ C6H12O6( 果 糖) 右旋右旋左旋 将蔗糖转化反应可看作为一级反应。一级反应的速率方程可由下式表示： 当C=时,时间t可用t1/2表示,既为反应半衰期:t1/2 =ln2 / k = / k

设体系最初的旋光度为：α0=β反C o ( t=0,蔗糖尚未转化) 体系最终的旋光度为：α∞=β生C o ( t=∞,蔗糖已完全转化) 最终得到： ln(αt-α∞)=-kt+ln(αo-α∞) 显然,以ln(α0-α∞)对t作图可得一直线,从直线斜率即可求得反应速率常数k。 实验步骤 一、请仔细阅读仪器九“旋光仪”章节，了解旋光仪的构造和原理，掌握使用方法。 二、旋光仪的零点校正 三、反应过程的旋光度的测定 四、α∞的测量 五、将恒温水浴和恒温箱的温度调高5℃，按上述步骤三和四再测量一套数据。 数据记录

1. 将实验数据记录于下表: 温度：℃c(HCl): α∞: 文献数据 温度与盐酸浓度对蔗糖水解速率常数的影响

注意事项 1、反应溶液腐蚀性很强，不要滴在仪器上，实验完毕要洗干净样品管。 2、测量完毕的溶液要倒入烧杯中，以防丢失样品管的盖玻璃。 3、为确保能尽快读出第一个数据，事先要熟悉装样方法和旋光值的读法。 4、用反应溶液涮洗样品管时，用量要少，以免溶液不够。 5、秒表要连续计时，不能中途停止。 实验中可能的误差来源 1、反应开始时数据变化太快，记录的数据不够准确，存在误差。

蔗糖转化反应动力学 实验报告

蔗糖转化反应动力学 姓名： 学号： 班级： 1 实验目的 1) 测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应速率常数和半衰期。 2) 了解旋光度的概念，学习旋光度的测量方法及在化学反应动力学研究中的应用。 2 原理 蔗糖在水溶液中的转化反应为 此反应是一个二级反应，在纯水中反应速率极慢，通常需要在H + 的催化作用下进行。当蔗糖含量不大时，反应过程中水是大量存在的，尽管有部分水分子参加了反应，仍可认为整个反应过程中水的浓度是恒定的。H +是催化剂，其浓度也保持不变。则此蔗糖转化反应可以看作是准一级反应，反应速率为 蔗果葡蔗kc dt dc dt dc dt dc ===-=υ 式中：k 为蔗糖转化反应速率常数，c 蔗 为时间t 时蔗糖的浓度。 当t ＝0时， kt c c =蔗 蔗,0ln 当蔗蔗,02 1 c c = 时，相应的时间t 即为半衰期21t ，且 k k t 6931 .02ln 21= = 测定不同t 时的c 蔗可求得k 。在化学反应动力学研究中，要求能实时测定某反应物或生成物的浓度，且测量过程对反应过程没有干扰，本实验通过测量旋光度来代替反应物或生成物浓度的测量。 旋光性物质的旋光角 A m m αα= 式中：αm 为旋光性物质的质量旋光本领，与温度、溶剂、偏振光波长等有关；m 为旋光性物质在截面积为A 的线性偏振光束途径中的质量。由此式可得 Mlc Al nMl m m ααα== M 为旋光性物质的摩尔质量，l 为旋光管的长度。当温度、溶剂、偏振光波长、旋光物质与旋光管长度一定时，将上式改写为 Ac =α 式中A 为常数。当旋光管中同时存在多种旋光性物质时，总的旋光角等于各旋光性物质旋光角之和。 蔗糖、葡萄糖和果糖都具有旋光性，但旋光能力不同，因此，随着反应的

蔗糖水解反应 实验报告

一、实验预习（30分） 1．实验装置预习（10分）＿＿＿＿＿年＿＿＿＿月＿＿＿＿日 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩 2．实验仿真预习（10分）＿＿＿＿＿年＿＿＿＿月＿＿＿＿日 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩 3．预习报告（10分） 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩 （1）实验目的 1．测定蔗糖水解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，幷掌握其正确的操作技术。 （2）实验原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应方程式为 C12H22O11 + H2O === C6H12O6 + C6H12O6 为使水解反应加速，反应常常以Ｈ+为催化剂，故在酸性介质中进行。由于在较稀的蔗糖溶液中，水是大量的，反应达到终点时，虽有部分水分子参加反应，但可认为其没有改变。因此，在一定的酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，所有本反应可视为一级反应。该反应的速度方程为： －dt/dc=KC 积分后： ln(C0/C)=Kt 或㏑C=－k t+㏑C。式中，C。为反应开始时蔗糖的浓度；C为时间t时的蔗糖浓度，K为水

解反应的速率常数。

从上式中可以看出，在不同的时间测定反应物的浓度，并以㏑Ct对t作图，可得一条直线，由直线斜率即可求出反应速率常数K。然而反应是不断进行的，要快速分析出某一时刻反应物的浓度比较困难。但根据反应物蔗糖及生成物都具有旋光性，且他们的旋光性不同，可利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。 旋光度与浓度呈正比，且溶液的旋光度为各组分的旋光度之和（加和性）。若以α0，αt，α∞分别为时间0，t，∞时溶液的旋光度，则可导出：C0∝（α0－α∞），Ct∝（αt－α∞） 所以可以得出： ㏑（α0－α∞）/（αt－α∞）＝k t 即：㏑（αt－α∞）＝－k t﹢㏑（α0－α∞） 上式中㏑（αt－α∞）对t作图，从所得直线的斜率即可求得反应速度常数K。 一级反应的半衰期则用下式求取： 2/1t=㏑2/k＝0.693/k （3）简述实验所需测定参数及其测定方法： 1、温度设定与准备 （1）将旋光仪电源开启预热10min。 （2）将超级恒温槽的温度调节到25℃。 2、溶液配制与恒温 称取10g蔗糖于烧杯中，加蒸馏水溶解，移至50mL容量瓶定容至刻度，用移液管吸取25mL蔗糖溶液注入一锥形瓶中，将两个锥形瓶用

实验三----旋光法测定蔗糖水解速率常数

盐酸溶液 等体积混合，用旋光仪测定旋光度随时间的变化关系，然后推算蔗糖的水解程度。因为蔗糖具有右旋光性，比旋光度为 =66.37o ，而水解产生的葡萄糖为右旋性物质，其 比旋光度为 =52.7o ；果糖为左旋光性物质，其比旋光度为 = -92o ，由于果糖的左旋性比较大，故反应进行时，右旋数值逐渐减小，最后变成左旋，因此蔗糖水解作用又称为转化作用。用旋光仪器测得旋光度的大小与溶液中被测物质的旋光性、溶剂性质与光源波长、光源经过的的厚度、测定时温度等因素有关。当这些条件固定时，旋光度α与被测溶液的浓度a 呈直线关系，所以 α0=A 反a （t =0蔗糖未转化时的旋光 度） （3.6） α∞=A 生a （t =∞蔗糖全部转化时的旋 光度） （3.7） αt =A 生(a-x )+ A 生x {t = t 蔗糖浓度为 (a-x )时的旋光度} （3.8） 式中，A 反、A 生为反应物与生成物的比例常 数，a 为反应物起始浓度也是水解结束生成物的20][D α20 ][D α20][D α

浓度，x 为t 时生成物的浓度。 由（3.6），（3.7），（3.8）式得： （3.9） 将式（3.9）代入（3.3），则得： （3.10） 将 式（ 3.10）整理得： (3.11) 以lg(αt -α∞)对t 作图，由直线斜率求出速率常数k 。 如果测出不同温度时的k 值，利用Arrhenius 公式求出反应在该温度范围内的平均活化能。 三、仪器与药品 旋光仪及其附件1套，叉形反应管2只，恒温槽及其附件1套，停表1只，容量瓶（100mL ）1个，（25mL ）3只。移液管（25mL ，胖肚）1根，移液管（25mL ，刻度）1根，烧杯（50mL ）1只，洗瓶1只，洗耳球1个。蔗糖（分析纯），盐酸1.8mol .L -1。 四、实验步骤 1.仪器装置 ∞ ∞--=-ααααt x a a 0∞∞--=ααααt t k 0 ln 1)ln()ln(0∞∞-+-=-ααααkt t 2 ln RT E dT k d a =

旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数-实验报告

（六）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 C12H22O11（蔗糖）+ H2O C6H12O6 （葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）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：－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 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。

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 （t －）= －k t ＋ln （0－） 从上式可见，以ln （t －）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、从烘箱中取出锥形瓶。恒温槽调至55℃。 2、开启旋光仪，按下“光源”和“测量”。预热10分钟后，洗净样品管，然后在样品管中装人蒸馏水，测量蒸馏水的旋光度，之后清零。 3、量取蔗糖和盐酸溶液各30毫升至干净干燥的锥形瓶，盐酸倒入蔗糖中，摇匀，然后迅速用此溶液洗涮样品管3次，再装满样品管，放入旋光仪中，开始记时。将锥形瓶放入恒温槽中加热，待30分钟后取出，冷却至室温。 4、记时至2分钟时，按动“复测”，记录。如此，每隔2分钟测量一次，直至30分钟（注意：数值为正值时使用“+复测”，数值为负值时使用“-复测”）。 5、倒去样品管中的溶液，用加热过的溶液洗涮样品管3次，再装满样品管，测其旋光值，共测5次，求平均值。 五、实验数据记录 室温大气压 时间 实验前℃

旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告

旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 实验报告 院（系） 生化系 年级 10级 专业 化工 姓名 学号 课程名称 物化实验 实验日期 2012 年 9 月 9 日 实验地点 3栋 指导老师 一、实验目的： 1·测定蔗糖转化放映的速率常数k ，半衰期t1/2,和活化能Ea 。 2·了解反应的反应物溶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、实验原理： 1、 蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖，器反应为： C 12H 22011+H 2O C 6H 12O 6+C 6H 12O 6 （蔗糖） （葡萄糖） （果糖） 这是一个二级反应，但在H+浓度和水量保持不变时，反应可视为一级反 应，速率方程式可表示为： ，积分后可得： 由此可知：在不同时间测定反应物的相对浓度，并以㏑c 对t 作图，可得一直线，由直线斜率即可求得反应速率常数 k 。 当c=时 T1/2=ln2/K 2、本实验中的反应物及产物均有旋光性，且旋光能力不同，在溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等条件均固定时，旋光度与反应物浓度呈线性关系，即： kc dt dc =-kt c c -=0 ln

。 反应时间 t=0，蔗糖尚未转化： ； 反应时间为 t ，蔗糖部分转化： ； 反应时间 t=∞，蔗糖全部转化： ， 联立上述三式并代入积分式可得： 对ｔ作图可得一直线，从直线斜率可得反应速率常数k 。 三、仪器与试剂： WZZ-2B 型旋光仪 1台 501超级恒温水浴 1台 烧杯100ml 2个 移液管（25ml ） 2只 蔗糖溶液 （分析纯）（100ml) Hcl 溶液（分析纯）（dm -3) 四、实验步骤： ①恒温准备： 1） 2 c βα=00c 反βα=）（生反c t -+=0c c ββα0c 生βα=∞) ln()ln(0∞∞-+-=-ααααkt t )ln(∞-ααt 以

实验七--旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数(新)

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： – dt dc 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

蔗糖转化实验

实验2.7 蔗糖的转化 一级反应 一、实验目的 1．测定蔗糖在酸催化作用下水解反应速率常数、半衰期和活化能。 2．掌握旋光仪的基本原理和使用方法。 3．掌握一级反应的动力学特征。 二、基本原理 蔗糖在水中转化为葡萄糖与果糖，其反应方程式为： C12H22O11(蔗糖)+H2O = C6H12O6(葡萄糖)+ C6H12O6(果糖) 此反应是二级反应，在纯水中反应速率极慢，为使蔗糖水解反应加速，常以酸为催化剂。由于反应中水是大量的，可以近似认为整个反应过程中水的浓度是恒定的；而H+作为催化剂，其浓度也是固定的。因此，此反应可视为准一级反应，反应速率只与蔗糖浓度成正比。 根据反应动力学特征可知，测定反应的速率常数关键是在反应不同时间测定反应物的相应浓度。然而反应是在不断进行的，要快速分析出反应物的浓度是较困难的。但蔗糖及水解产物葡萄糖和果糖均为旋光性物质，而且它们的旋光能力不同，因此可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来衡量反应的进程。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、样品管长度、光源波长及温度等因素有关。在其它条件固定时，旋光度α与反应物浓度有直线关系，即： α = KC(2.7-1) 式中的比例常数K与物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度和温度等均有关。 物质的旋光能力用比旋光度来表示。在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖和产物中的葡萄糖都是右旋性物质，其比旋光度分别为66.6°和52.5°，但产物中的果糖是左旋性物质，其比旋光度为-91.9°。由于溶液的旋光度为各组成的旋光度之和，因此随着水解反应的进行，反应体系的右旋角度不断减小，最后经过零点变成左旋。当反应开始时(t＝0)、经过一段时间t，以及蔗糖水解完全时(t→∞)溶液的旋光度分别用α0，αt，α∞表示。则：

蔗糖水解反应实验报告

蔗糖水解反应实验报告 一、实验目的 1、了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。 2、测定蔗糖水解反应的速率常数和半衰期。 3、了解旋光仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。 二、实验原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应为： C12H22O11 + H2OC6H12O6 + C6H12O6 (蔗糖) (葡萄糖) (果糖) 它属于二级反应，在纯水中此反应的速率极慢，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与反应，仍可近似地认为整个反应过程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为一级反应。 一级反应的速率方程可由下式表示： — 式中c为时间t时的反应物浓度，k为反应速率常数。 积分可得： Inc=－kt + Inc0 c0为反应开始时反应物浓度。 一级反应的半衰期为： t1/2= 从上式中我们不难看出，在不同时间测定反应物的相应浓度，是可以求出反应速率常数k的。然而反应是在不断进行的，要快速分析出反应物的浓度是困难的。但是，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。 测量物质旋光度所用的仪器称为旋光仪。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，样品管长度及温度等均有关系。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=Kc 式中比例常数K与物质旋光能力，溶剂性质，样品管长度，温度等有关。

物质的旋光能力用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示： 式中“20”表示实验时温度为20℃，D是指用纳灯光源D线的波长（即589毫微米），α为测得的旋光度，l为样品管长度（dm），c A为浓度（g/100mL）。 作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度=66.6°；生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度=52.5°，但果糖是左旋性物质，其比旋光度=－91.9°。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈左旋性质。因此随着反应的进行，体系的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，体系的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α∞。 设最初系统的旋光度为 α0=K反c A,0（t=0，蔗糖尚未水 解）（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αt αt= K反c A+ K生(c A,0－c A) (3） 联立（1）、（2）、(3)式可得： c A,0==K′（α0－α∞） (4) c A== 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In(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t1/2。 三、仪器与试剂 1、仪器：旋光仪、秒表、恒温水浴一套、移液管（50ml）、磨口锥形瓶（100ml）、烧杯（100ml）、台秤、洗耳球。 2、药品：蔗糖（AR）、盐酸（3mol/L，AR）。 四、旋光仪原理 光路：起偏镜——石英条——样品管——检偏镜——刻度盘——望

关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告

关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告 篇一：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告 一、实验名称：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数二、实验目的 1、了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法； 2、了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系； 3、测定蔗糖转化反应的速率常数。 三、实验原理 蔗糖在水中水解成葡萄糖的反应为： C12H22O11+H20→ C6H12O6+C6H12O6 蔗糖葡萄糖果糖 为使水解反应加速，反应常以H3O+为催化剂，故在酸性介质中进行水解反应中。在水大量存在的条件下，反应达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度相比认为它的浓度没有改变，故此反应可视为一级反应，其动力学方程式为： lnC=-kt+lnC0（1） 式中：C0为反应开始时蔗糖的浓度；C为t时间时的蔗糖的浓度。当C=0.5C0时，t可用t1/2表示，即为反应的半衰期。 t1/2=ln2/k

上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速率常数k，而与起始无关，这是一级反应的一个特点。 本实验利用该反应不同物质蔗比旋光度不同，通过跟踪体系旋光度变化来指示lnC与t的关系。在蔗糖水解反应中设β1、 β2、β3分别为蔗糖、葡萄糖和果糖的旋光度与浓度的比例常数C12H22O11(蔗糖)+H20→ C6H12O6 (葡萄糖)+C6H12O6 (果糖) t=0C0β1 0 0 α= C0β1 t=t Cβ1 ( C -C0)β2 ( C -C0)β3αt=Cβ1+( C -C0)β2+ ( C -C0)β3 t=∞0β2C0 β2C0 α∞=β2C0+β2C0 由以上三式得： ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞) 由上式可以看出，以ln(αt-α∞) 对t 作图可得一直线，由直线斜率即可求得反应速度常数k 。四、实验数据及处理： 1. 蔗糖浓度：0.3817 mol/L HCl浓度：2mol/L 2. 完成下表：=-1.913 表1 蔗糖转化反应旋光度的测定结果 五、作lnt~ t图，求出反应速率常数k及半衰期t1/2 求算过程： 由计算机作图可得斜率=-0.02 既测得反应速率常数k=0.02 t1/2 =ln2/k=34.66min 六、讨论思考： 1．在测量蔗糖转化速率常数的，选用长的旋光管好？还是短的旋光管好？答：选用较长的旋光管好。根据公式〔α〕＝

旋光度法测定蔗糖转化反应的速率常数和活化能(精)

实验九旋光度法测定蔗糖转化反应的速率常数和活化能一、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.了解旋光仪的构造和使用方法。 二、实验原理 蔗糖转化反应为: C 12H 22O 11+H 2O → C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 蔗糖葡萄糖果糖 为使水解反应加速,常以酸为催化剂,故反应在酸性介质中进行。由于反应中水是大量的,可以认为整个反应中水的浓度基本是恒定的。而H +是催化剂,其浓度也是固定的。所以,此反应为准一级反应。其动力学方程和半衰期公式为 ,0ln C kt C =蔗糖蔗糖 1/2 ln 2t k = ,0,C C 蔗糖蔗糖可通过旋光仪测反应体系旋光度α来求之。 α与体系中所含旋光性物质的旋光能力、浓度、溶剂的性质、样品管长度、光源波长及温度等因素有关。

[]t D lC αα= 式中,[]t D α为反映物质旋光能力的比旋光度,t 为实验温度(℃; D 为旋光仪所用的钠光源波长(即589nm ;α为旋光度; l 为样品管长度(m; C 为浓度(kg·m -3。 当其它条件不变时,旋光度α与浓度C 成正比。即: KC α= 式中的K 是一个与物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度、光源波长、温度等因素有关的常数。 蔗糖的比旋光度[]t D α=66.6、葡萄糖[]t D α=52.5、果糖[]t D α= -91.9°。随水解反应的进行,右旋角不断减小,最后经过零点变成左旋,直至蔗糖完全转化、左旋度达最大值α∞。 C 12H 22O 11+H 2O → C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 00,t C =蔗糖, ,t t C x =?蔗糖,0 x x ,0t =∞ 0C 蔗糖,0C 蔗糖,00 E K C αα=蔗糖蔗糖,+ 0 (t E K C x K x K x αα=?++蔗糖蔗糖,葡萄糖果糖+ 00

关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告

( 实验报告) 姓名：____________________ 单位：____________________ 日期：____________________ 编号：YB-BH-054112 关于旋光法测定蔗糖转化反应Experimental report on the determination of sucrose conversion

关于旋光法测定蔗糖转化反应的实 验报告 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告 一、实验名称：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数二、实验目的 1、了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法； 2、了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系； 3、测定蔗糖转化反应的速率常数。 三、实验原理 蔗糖在水中水解成葡萄糖的反应为： C12H22O11+H20→C6H12O6+C6H12O6 蔗糖葡萄糖果糖 为使水解反应加速，反应常以H3O+为催化剂，故在酸性介质中进行水解反应中。在水大量存在的条件下，反应达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度相比认为它的浓度没有改变，故此反应可视为一级反应，其动力学方程式为： lnC=-kt+lnC0（1） 式中：C0为反应开始时蔗糖的浓度；C为t时间时的蔗糖的浓度。当 C=0.5C0时，t可用t1/2表示，即为反应的半衰期。

t1/2=ln2/k 上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速率常数k，而与起始无关，这是一级反应的一个特点。 本实验利用该反应不同物质蔗比旋光度不同，通过跟踪体系旋光度变化来指示lnC与t的关系。在蔗糖水解反应中设β1、β2、β3分别为蔗糖、葡萄糖和果糖的旋光度与浓度的比例常数 C12H22O11(蔗糖)+H20→C6H12O6 (葡萄糖)+C6H12O6 (果糖) t=0C0β1 0 0 α= C0β1 t=t Cβ1 ( C -C0)β2 ( C -C0)β3αt=Cβ1+( C -C0)β2+ ( C -C0)β3 t=∞0β2C0 β2C0 α∞=β2C0+β2C0 由以上三式得： ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞) 由上式可以看出，以ln(αt-α∞) 对t 作图可得一直线，由直线斜率即可求得反应速度常数k 。四、实验数据及处理： 1. 蔗糖浓度：0.3817 mol/L HCl浓度：2mol/L 2. 完成下表：=-1.913 表1 蔗糖转化反应旋光度的测定结果 五、作lnt~ t图，求出反应速率常数k及半衰期t1/2 求算过程： 由计算机作图可得斜率=-0.02 既测得反应速率常数k=0.02 t1/2 =ln2/k=34.66min 六、讨论思考： 1．在测量蔗糖转化速率常数的，选用长的旋光管好？还是短的旋光管好？答：选用较长的旋光管好。根据公式〔α〕＝α×1000/Lc，在其它条件不变情况下，L越长，α越大，则α的相对测量误差越小。 2．如何根据蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度计算α0和α∞答：α0＝〔α蔗

关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告

关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告 蔗糖浓度：0.3817 完成下表：=-1.913 表1 蔗糖转化反应旋光度的测定结果 五、作lnt~ t图，求出反应速率常数k及半衰期t1/2 求算过程： 由计算机作图可得斜率=-0.02 既测得反应速率常数k=0.02 t1/2 =ln2/k=34.66min 六、讨论思考： 1．在测量蔗糖转化速率常数的，选用长的旋光管好？还是短的旋光管好？答：选用较长的旋光管好。根据公式〔α〕＝α×1000/Lc，在其它条件不变情况下，L越长，α越大，则α的相对测量误差越小。 2．如何根据蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度计算α0和α∞答：α0＝〔α蔗糖〕Dt℃L[蔗糖]0/100 α∞＝〔α葡萄糖〕Dt℃L[葡萄糖]∞/100＋〔α果糖〕Dt℃L[果糖]∞/100 式中：[α蔗糖]Dt℃，[α葡萄糖]Dt℃，[α果糖]Dt℃分别表示用

钠黄光作光源在t℃时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度，L(用dm表示)为 旋光管的长度，[蔗糖]0为反应液中蔗糖的初始浓度，[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反应完成时的浓度。 设t＝20℃ L=2 dm [蔗糖]0=10g/100mL 则： α0＝66.6×2×10/100＝13.32° α∞＝骸2×10/100×＝－3.94° 3．在旋光度的测量中，为什么要对零点进行校正可否用蒸馏水来进行 校正在本实验中若不进行校正，对结果是否有影响 答：若需要精确测量α的绝对值，则需要对仪器零点进行校正，因为仪器本身有一系统误差；水本身没有旋光性，故可用来校正仪器零点。本实验测定k不需要对α进行零点校正，因为αt，α∞是在同一台仪器上测量，而结果是以ln(αt－α∞)对t作图求得的。 4．记录反应开始的时间晚了一些，是否影响k值的测定为什么答：不会影响；因为蔗糖转化反应对蔗糖为一级反应，本实验是以ln(αt－α∞)对t作图求k，不需要α0的数值。 5．如何判断某一旋光物质是左旋还是右旋

蔗糖的转化

蔗糖水解反应速率常数的测定 目的：1．根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应,测定其反应速率常数。 2．了解旋光仪的基本原理，掌握使用方法。 原理：蔗糖转化的方程为： C 12H 22O 11(蔗糖) + H 2O C 6H 12O 6(果糖) + C 6H 12O 6(葡萄糖) 此反应速度与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H +离子的浓度有关，在催化剂H +浓度固定的条件下，此反应本是二级反应。反应的速率方程表示为： 12221112221121C H O C H O H O K c c ｄｒ＝－ｃ＝ｄｔ 但在蔗糖浓度不大的情况下，虽然有部分水分子参加反应，但在反应过程中水的浓度变化很小，可以认为2H O ｃ基本保持不变，速率方程由二级反应简化为一级反应，表示为： 122211122211'1C H O C H O K c ｄｒ＝－ｃ＝ｄｔ122211122211 '1C H O C H O K dt =-d ｃｃ(1) 积分得：0 ln t c kt c =-或0ln ln t c kt c =-+(2) 其中k 是反应速度常数，c 0是反应物初浓度，c t 为t 时反应物浓度，t 是时间，若以ln c t 对t 作图，可得一直线，其斜率即为反应速度常数k 。 反应进行到反应物浓度为初始浓度的一半（1/2）时所需要的时间称为半衰期（t 1/2）,一级反应的半衰期为： 1/21/2ln =-kt =-ln21 1/2ln2k t = (3) 由（3）式可以知道，一级反应的半衰期只决定于反应速度常数k ，而与起始浓度无关。这是一级反应的一个特点。 本反应中，反应物以及产物都具有旋光性，我们将具有旋光性的物质称为旋光物质或称为光学活性物质，使偏光振动平面向右旋转称为右旋体，能使偏光向左旋转的称为左旋体。旋光物质使偏光振动平面旋转的角度称为旋光度，通常用α表示。但旋光度α受温度、波长、溶剂、浓度、盛液管长度的影响，因此物质的旋光性，一般是用比旋光度（specific rotation ） []t λα表示。t 为测定时的温度，一般是室温，λ为测定时光的波长一般采用钠光（波长为589.3nm,用符号D 表示）。比旋光度仅决定于物质的结构，是物质特有的物理常数。一般用（+）表示右旋，（-）表示左旋。对于溶液： α：旋光度，l ：盛液管的长度，单位：分米， c 溶液的浓度，单位：克/毫升。 对于纯液体： ?→?+ H

旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告记录

旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告记录

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旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 实验报告 院（系） 生化系 年级 10级 专业 化工 姓名 学号 课程名称 物化实验 实验日期 2012 年 9 月 9 日 实验地点 3栋 指导老师 一、实验目的： 1·测定蔗糖转化放映的速率常数k ，半衰期t1/2,和活化能Ea 。 2·了解反应的反应物溶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、实验原理： 1、 蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖，器反应为： C 12H 22011+H 2O C 6H 12O 6+C 6H 12O 6 （蔗糖） （葡萄糖） （果糖） 这是一个二级反应，但在H+浓度和水量保持不变时，反应可视为一级反应， 速率方程式可表示为： ，积分后可得： 由此可知：在不同时间测定反应物的相对浓度，并以㏑c 对t 作图，可得一直线，由直线斜率即可求得反应速率常数 k 。 当c=0.5c 0时 T1/2=ln2/K 2、本实验中的反应物及产物均有旋光性，且旋光能力不同，在溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等条件均固定时，旋光度与反应物浓度呈线性关系，即： kc dt dc =-kt c c -=0 ln

。 反应时间 t=0，蔗糖尚未转化： ； 反应时间为 t ，蔗糖部分转化： ； 反应时间 t=∞，蔗糖全部转化： ， 联立上述三式并代入积分式可得： 对ｔ作图可得一直线，从直线斜率可得反应速率常数k 。 三、仪器与试剂： WZZ-2B 型旋光仪 1台 501超级恒温水浴 1台 烧杯100ml 2个 移液管（25ml ） 2只 蔗糖溶液 （分析纯）（20.0g/100ml) Hcl 溶液（分析纯）（4.00mol/dm -3) 四、实验步骤： ①恒温准备： ②旋光仪调零： 1）、 2）、 5分钟稳定后 将4mol/L Hcl 和 蔗糖50ml 分别 调恒温水浴至45o c 开启旋调开关至 c βα=00c 反βα=）（生反c t -+=0c c ββα0c 生βα=∞) ln()ln(0∞∞-+-=-ααααkt t )ln(∞-ααt 以洗净 向管内装满蒸 用滤纸擦干打开光源，调节目镜聚焦，使视野清晰 再旋转检偏镜至能观察到三分视野均匀但较暗为止 记下检偏镜的旋光度，重复测量数次， 取其平均值即为零点 洗净样向管内装满蒸馏水，盖

蔗糖转化反应动力学实验报告

蔗糖转化反应动力学 姓名 学号 班级 实验日期 1 实验目的 (1) 测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应速率常数和半衰期。 (2) 学习旋光度测量方法及在化学反应动力学研究中的应用。 2 实验原理 蔗糖溶液在酸性介质中可水解生成葡萄糖和果糖。反应如下： ()() 果糖葡萄糖612661262112212O H C O H C O H O H C H +→++ 水解反应中，水是大量的，虽然有部分水分子参加了反应，但与溶质浓度的改变相比可以认为它的浓度是恒定的，而且氢离子是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只与蔗糖浓度有关，可视为一级反应，其速率方程为：kc dt dc =- 积分上式得：kt c c =0 ln 反应的半衰期与反应速率常数的关系式为：k k t 693 .02ln 2 1== 由积分式不难看出：只要测得不同反应时刻对应的反应物浓度，就可以lnc 对c 作图得 到一条直线，由直线斜率求得反应速率常数。然而，反应是在不断进行，要快速分析出不同时刻反应物的浓度是困难的。在本实验中，蔗糖及其水解产物都具有旋光性，即能够通过它们的偏振光的偏振面旋转一定的角度(该角度称为旋光度，常以α 符号表示)，来量度其浓度。蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，所以随水解反应的进行，反应体系的旋光度会由右旋逐渐转变为左旋，因此可以利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。 当其它条件不变时，旋光度与物质浓度成正比，即AC =α 蔗糖是右旋物质，产物中葡萄糖也是右旋物质，果糖是左旋物质。因此当水解反应进行时，右旋角不断减小，当反应终了时，体系将经过零变成左旋。 设0α、t α和 α∞分别表示反应在起始时刻、t 时刻和无限长时体系的旋光度。反应在相同条件下进行，旋光度与浓度成正比，而且溶液的旋光度为各组成旋光度之和。 由AC =α可导出 )(00∞-=ααK C )(0∞-=ααt K C 由0 ln c kt c =可导出 0 ln t kt αααα∞∞-=- 以0ln()αα∞-对时间t 作图可得一条直线，由直线的斜率即可求得反应速率常数。

蔗糖水解实验报告

蔗糖水解 一、实验目的 1、用旋光法测定蔗糖在酸存在下的水解速率常数。 2、掌握旋光仪的原理与使用方法。 二、实验原理 蔗糖水溶液在有氢离子存在时将发生水解反应： C12H22O11 (蔗糖)+H2O→C6H12O6 (葡萄糖)+ C6H12O6 (果糖) 蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性物质，它们的比旋光度为： [α蔗]D=， [α葡]D=， [α果]D= 式中：表示在20℃用钠黄光作光源测得的比旋光度。正值表示右旋，负值表示左旋。由于蔗糖的水解是能进行到底的，并且果糖的左旋远大于葡萄糖的右旋性，因此在反应进程中，将逐渐从右旋变为左旋。当氢离子浓度一定，蔗糖溶液较稀时，蔗糖水解为假一级反应，其速率方程式可写成： (1) 式中：CA0——蔗糖初浓度；CA——反应t时刻蔗糖浓度。 当某物理量与反应物和产物浓度成正比，则可导出用物理量代替浓度的速率方程。 对本实验而言，以旋光度代入（1）式，得一级反应速度方程式：

(2) 以ln(α-α∞)/对t作图，直线斜率即为-k。 通常有两种方法测定α∞。一是将反应液放置48小时以上，让其反应完全后测；一是将反应液在50—60℃水浴中加热半小时以上再冷到实验温度测。前一种方法时间太长，而后一种方法容易产生副反应，使溶液颜色变黄。本实验采用Guggenheim法处理数据，可以不必测α∞。 把在t和t+△（△代表一定的时间间隔）测得的分别用αt 和αt+△表示，则有 (3) (4) (3)式—(4)式: 取对数: (5) 从(5)式可看出，只要△保持不变，右端第一项为常数，从ln(αt-αt+△) 对t作图所得直线的斜率即可求得k。△可选为半衰期的2-3倍，或反应接近完成的时间之半。本实验可取△=30min，每隔5min取一次读数。 仪器与试剂旋光仪全套；25ml容量瓶1个；25ml移液管1支；

实验九旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数

实验九旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数

实验九旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 Ⅰ、实验目的 1．测定蔗糖在酸存在下的水解速率常数。 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。 Ⅱ、实验原理 蔗糖水溶液在有氢离子存在时产生水解反应： C12H22O11 + H2O 〔H+〕C6H12O6 + C6H12O6 蔗糖葡萄糖果糖 蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性物质，其比旋光度为：〔α蔗〕D20= 66.65°〔α葡〕D20= 52.5°〔α果〕 20= -91.9° D 式中：α表示在20℃用钠黄光作光源测得的旋光度。正

值表示右旋，负值表示左旋。由于蔗糖的水解是能进行到底的，并且果糖的左旋远大于葡萄糖的右旋性，因此在反应进程中，将逐渐从右旋变向左旋。 当氢离子浓度一定，蔗糖溶液较稀时，蔗糖水解为假一级反应，其速率方程式可写成： ln a/(a-x)= kt (1) 式中：a——蔗糖初浓度；x——反应了的蔗糖浓度。当某物理量与反应物和产物浓度成正比，则可导出用物理量代替浓度的速率方程。为简单起见，设反应方程式为：A+B→X+Y 设反应物和生成物对某物理量λ（这里是旋光度）的贡献分别是λa、λb、λx、λy，它们与浓度的关系分别是：λa = l〔A〕；λb = m〔B〕；λx = n〔X〕；λy = p〔Y〕式中，l、m、n、p为比例常数。因λ=λa +λb+λx+λy

而在反应进程中： λa = l(a-x)；λb = m(b-x) = m〔(b-a)+(a-x) 〕；λx= nx；λy = px。 故λ=(l+ m)(a-x)+ m(b-a)+(n + p)x (2) 在（2）式右端加、减a(n+p)，然后合并得λ=(l+ m–n-p)(a-x)+ m(b-a)+a(n + p) (3) 反应开始时，a-x=a；反应完毕时，a-x=0 故λ0=(l+m-n-p)a + m(b-a)+a(n+p) (4) λ∞=m(b-a)+a(n+p) (5) （3）式-（5）式λ-λ∞=(l+m-n-p)(a-x) (6) （4）式-（5）式λ0-λ∞=(l+m-n-p)a (7) 将（6）、（7）式代入一级反应速率方程式（1），得：ln(λ -λ∞)/ (λ-λ∞)= kt （8）