H浓度对蔗糖转化反应速率影响测定.doc

H+浓度对蔗糖转化反应速率影响的测定

08化教 吴英、罗群
一．实验目的
了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法；
了解反应物浓度与旋光度之间的关系；
；
探究H+浓度对蔗糖转化反应速率影响。
二．实验原理
蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖：
H+
C12H22O11 + H2O —→ C6H12O6 + C6H12O6
（蔗糖） （葡萄糖） （果糖）

蔗糖水解反应是一个二级反应，但由于水是大量存在的，在反应过程中可以认为浓度不变，在反应过程中的氢离子是一种催化剂，也可以认为浓度不变，由此，蔗糖水解反应可作为一级反应来处理。
如果以 c表示到达 t 时刻的反应物浓度，k 表示反应速率常数，则一级反应的速率方程为：
-dc / dt=kt
对此式积分可得：
ln c =-kt +ln c0
式中 c为反应过程中的浓度，c0为反应开始时的浓度。当 c=c0/ 2 时，时间为 t 1/2，称为半衰期。代入上式，得：
t1/2= ln2 / k =
测定反应过程中的反应物浓度，以ln c 对t作图，就可以求出反应的速率常数
k。在这个反应中，利用体系在反应进程中的旋光度不同，来度量反应的进程。
用旋光仪测出的旋光度值，与溶液中旋光物质的旋光能力、溶剂的性质、溶液的浓度、温度等因素有关，固定其它条件，可认为旋光度α与反应物浓度c成线性关系。物质的旋光能力用比旋光度来度量：
蔗糖的比旋光度[α]D20=°，葡萄糖的比旋光度[α]D20=°，蔗糖和葡萄糖是右旋的，果糖是左旋的，但果糖的比旋光度比葡萄糖大，果糖是左旋性物质，它的比旋光度为[α]D20=-°。因此，在反应过程中，溶液的旋光度先是右旋的，随着反应的进行右旋角度不断减小，过零后再变成左旋，直至蔗糖完全转化，左旋角度达到最大。
当t=0时，蔗糖尚未开始转化，溶液的旋光度为：
α0 = β反应物c0 ...... 1
当蔗糖已完全转化时，体系的旋光度为：
α∞ = β生成物c0 ...... 2
此处，β为旋光度与反应物浓度关系中的比例系数。
时间 t时，蔗糖浓度为 c，旋光度应为：
αt = β反应物c + β生成物(c0 - c) ...... 3
由1、2式：

由2、3式：

代入 ln c =-kt +ln c0 式，可得：
ln (αt - α∞) =-kt +ln (α0 - α∞)
根据实验测得的反应过程中的旋光度值计算ln (αt - α∞)，再对时间作图，可得一条直线，根据直线斜率可求得反应速率常数。
仪器，试剂
仪器：旋光仪1台，超级恒温槽1台，锥形瓶，移液管，烧杯，
100ｍＬ容量瓶，玻璃棒，托盘天平。
试剂：蔗糖（AR），盐酸溶液（ ），蒸馏水。
　
实验步骤
了解旋光仪的原理与使用方法。
安装仪器，将恒温槽调节到（）℃。
旋光仪的零点校正。
，， HCl， mol/L HCl ，6 mol/L HCl溶液。
：称取50克蔗糖加入锥形瓶中，再加入250mL蒸馏水，是蔗糖完全溶解，若溶液浑浊，则需要过滤。
mL 蔗糖溶液和 HCl， HCl， HCl， HCl, HCl溶液于锥形瓶，置于超级恒温器中恒温10 min以上。

，同时记下反应开始的时间。用少量混合溶液荡洗旋光管，然后装满旋光管，盖好(要求管内没有气泡），反映开始后的15min内，每隔1min测量一次，然后由于反应物的浓度的降低而使反应速率变慢，此时可将每次测量的时间间隔放宽，一直到反应时间为50min为止。
：
将含有剩余混合液的试管置于 55℃水浴中加热 40 min，使其中蔗糖完全反应。将反应液冷