11蔗糖水解速率常数的测定.doc

实验报告
课程名称物理化学实验实验名称蔗糖水解速率常数的测定
姓名学号专业班级应化0902
实验日期 2011年 12 月日成绩指导教师
一实验目的及要求
1)了解旋光仪的简单结构原理和测定旋光物质旋光度的原理,正确掌握旋光仪的使用方
法。
2)利用旋光仪测定蔗糖水解作用的速率常数。
二实验原理
根据实验确定反应A+B→C的速度公式为
(1)
式中a,b为表示A,B的起始浓度;x为时间t时,生成物的浓度;k′为反应速率常数。
这是一个二级反应。但若起始时两物质的浓度相差很远,b》a,在反应过程中B的浓度
减少很小,可视为常数,上式可写成
(2)
此式为一级反应。把上式移项积分
得
(3)
或

得
(4)
蔗糖水解反应就是属于此类反应,
其反应速率和蔗糖,水以及作为催化剂的氢离子浓度有关,水在这里作为溶剂,其量远大于蔗糖,可看作常数(对lOOg,20%的蔗糖水溶液而言,含蔗糖为20/342=,含H20为80/18=,由上式反应知道,,,所以相对而言水的量可看作不变)。所以此反应看作一级反应。当温度及氢离子浓度为定值时,反应速率常数为定值。蔗糖及其水解后的产物都具有旋光性,且它们的旋光能力不同,所以可以体系反应过程中旋光度的变化来度量反应的进程。
在实验中,把一定浓度的蔗糖溶液与一定浓度的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,而水解产生的葡萄糖为右旋性物质,其比旋度为;果糖为左旋光性物质,其比旋度为
。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,光源所经过的厚度,测定时温度等因素有关,当这些条件固定时,旋光度口与被测溶液的浓度呈直线关系,所以
(5)
(6)
(7)
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浓度,x为t时生成物的浓度。
由(5),(6),(7)式得
(8)
将式()代入(),则得
(9)
将式()整理得
(10)
以对t作图,由直线斜率求出速率常数k。这样只要测出蔗糖水解过程中不同时间的旋光度αt,以及全部水解后的旋光度α∞,速率常数k就可求得。
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只,(25mL)3只。移液管(25mL,胖肚),移液管(25mL,刻度)1只,烧杯(S0mL)1只,洗瓶1只,洗耳球1个。蔗糖(化学纯),。
四实验步骤
1)旋光仪的零点校正
蒸馏水为非旋光物质,可以用来校正旋光仪的零点(即a=0时仪器对应的刻度)。校正时,先洗净样品管,将管的一端加上盖子,并由另一端向管内灌满蒸馏水,在上面形成一凸面,然后盖上玻璃片和套盖,玻璃片紧贴于旋光管,此时管内不应有气泡存在。必须注意旋