蔗糖水解速率常数的测定样稿.doc

蔗糖水解速率常数测定
祁波
一、试验目标
1．依据物质光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速率常数和半衰期。
2．了解反应物浓度和反应体系旋光度之间关系。
3．掌握旋光仪使用方法。
二、试验原理
蔗糖溶液在酸性介质中可水解生成葡萄糖和果糖。反应以下：
（蔗糖） （葡萄糖） （果糖）
水解反应中，水是大量，即使有部分水分子参与了反应，但和溶质浓度改变相比能够认为它浓度是恒定，而且氢离子是催化剂，其浓度也保持不变，故反应速率只和蔗糖浓度相关，可视为一级反应，其速率方程为：
（1）
积分上式得： （2）
反应半衰期和反应速率常数关系式为：
（3）
由积分式不难看出：只要测得不一样反应时刻对应反应物浓度，就能够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，反应是在不停进行，要快速分析出不一样时刻反应物浓度是困难。在本试验中，蔗糖及其水解产物全部含有旋光性，即能够经过它们偏振光偏振面旋转一定角度
(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，水解混合物是左旋，所以随水解反应进行，反应体系旋光度会由右旋逐步转变为左旋，所以能够利用体系在反应过程中旋光度改变来量度反应进程。
测定物质旋光度所用仪器称为旋光仪。溶液旋光度和溶液中所含旋光物质旋光能力，溶剂性质、溶液浓度、样品管长度、光源波长和温度等原因相关。
（4）
式中为比旋光度，能够量度物质旋光能力，为所用光源波长，通常见钠光D线，×10-7m, 为测定温度（℃），为样品管长度，为旋光物质物质量浓度,M为旋光物质摩尔质量。
由（4）式能够看出，当其它条件不变时，旋光度和物质浓度成正比，即
（5）
式中 为百分比系数。
蔗糖是右旋物质(比旋光度，产物中葡萄糖也是右旋物质（），果糖是左旋物质（）。所以当水解反应进行时，右旋角不停减小，当反应终了时，体系将经过零变成左旋。
设、和 分别表示反应在起始时刻、时刻和无限长时体系旋光度。反应在相同条件下进行，旋光度和浓度成正比，而且溶液旋光度为各组成旋光度之和。
由（5）式可导出
（6）
（7）
将（6）、（7）代入（2）式可得
（8）
以对时间t作图可得一条直线，由直线斜率即可求得反应速率常数。
假如测出不一样温度时k值，利用Arrhenius公式求出反应在该温度范围内平均活化能。
三、仪器和试剂
旋光仪及其附件 1套 移液管（25ml） 2支
恒温槽及其附件 1套 烧杯 (50ml) 2个