物理化学实验报告 蔗糖转化反应动力学.docx

1 物理化学实验报告蔗糖转化反应动力学 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??????果糖葡萄糖蔗糖 612 6612 6 ] [H 2 11 22 12OHCOHCOHOHC??????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 kcdt dc dt dc dt dc??????( ) 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, ktc c?蔗蔗,0 ln () 当蔗蔗,02 1cc?时,相应的时间 t 即为半衰期 2 1t ,且 kk t 6931 .02 ln 2 1??() 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???( ) 式中: α m 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?????( ) 式中, 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 2 Ac ??() 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。在 , 以钠光灯 D 线为光源时,蔗糖,葡头糖,果糖的质量旋光本领不同。因此,随着反应的进行,蔗糖、葡萄糖、果糖的浓度发生变化, 总旋光角也发生变化。蔗糖、葡萄糖为右旋, 果糖为左旋。所以反应过程中右旋角不断减小,反应完毕时溶液呈左旋。蔗糖水解反应过程中,不同时间 t 时,反应物、生成物浓度为 612 6612 6 ] [H 2 11 22 12OHCOHCOHOHC??????果葡蔗蔗=AAA c?????? 0,0果葡蔗蔗=AAA c t??????由式 得?????????? ttc ct k 0 ,0 ln 1 ln 1 蔗蔗) ln( ) ln( 0??????????? kt t ( ) 以) ln( ???? t 对t 作图, 则图为一直线, 由直线斜率可求得蔗糖转化反应速率常数 k。 3 仪器和试剂旋光仪恒温槽磨口塞锥形瓶( 250ml ) 烧杯( 100ml 、 1000ml ) 移液管( 50ml ) 蔗糖( .) HCl 溶液容量瓶( 50ml ) 4 实验操作(1 )了解数字式旋光仪的使用方法。(2 )打开恒温槽,将温度设置在 50 ℃。(3 )配制蔗糖水溶液:称取蔗糖 ,加水溶解,在