12 问题 实验八十一 旋光法测定蔗糖转化反应速率常数.doc

实验八十一 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数的实验原理？ 其中，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，反应过程中，溶液的旋光度将由右旋逐渐变为左旋。 ??? 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 = ln c 0- kt ?式中 c 为反应过程中的浓度，c 0为反应开始时的浓度。。 当t=0时，蔗糖尚未开始转化，溶液的旋光度为： ?????当蔗糖已完全转化时，体系的旋光度为： ???????????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 = c + (c0 - c)??? ? 代入? ln c = - kt + ln c 0? 式，可得： ?? ln (αt - α∞) = - kt + ln ?(α0 - α∞) ??? ln (αt - α∞)，再对时间2、蔗糖的转化速率常数和哪些因素有关？ 实验中所用的蔗糖需要精确称量吗？为什么？ln (αt - α∞)对t作图，所得直线斜率求出反应速率常数K，与初始浓度无关。 4、测旋光度时不作零点校正，对实验结果有无影响？ln (αt - α∞)，在αt - α∞相减过程中残留的旋光度会相互抵消。 5、在混合蔗糖溶液和HCl液时，我们将HCl液加到蔗糖溶液里去，可以反过来混合吗？测定(t 和((是否要用同一根旋光管，为什么？ 思考题 简述旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数的实验原理。 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应为 C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6 ( 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极慢,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 — Dc/D t =Kc ( 16—1) c为时间t时的反应物浓度,K为反应速率常数.积分可得 Ln c =— Kt + LnCo (16—2) C0为反应开始时反应物浓度。 当C=0.5Co时,可用T1/2表示,既为反应半衰期: T1/2 =Ln2 / K = 0.693 / K (16—3) 从(16—2)式,不难看出,在不同时间测定反应物的相应浓度,并以Ln c对t作图,可得一直线,由直线斜率既可得反应速率常数Ko然而反应是在不断进行的,要快速分析出反应物的浓度的困难的.但蔗糖及其转化物,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的进程。 测量物质旋光度的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。当其它条件固定时,旋光度α与反应物浓度C呈线形关系,既 α = βC (16—4)式中比例常数β与物质旋光能力、溶液性质、溶液浓度、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: [α]D20 =α.100 / l .CA (16—5) 式中[α]D20右上角的“20”表示实验时温度为200C,D是指用钠灯光源D线的波长(即589nm),α为测得的旋光度( o ),l为样品管长度( dm ),CA为浓度( g/100ml )。 作为反应物的蔗糖是右旋性物质,其比旋光度[α]D20 = 66.6o;生成物中葡萄糖也是右旋性物质,其比旋光度[α]D20 = 52.5o,但果糖是左旋性物质, 其比旋光度[α]D20 = -91.9o.由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大,所以生成物呈现左旋性质。因此随着反应进行,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