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篇一:旋光法測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)實驗報告
旋光法測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)實驗報告
一、實驗名稱:旋光法測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù) 二、實驗?zāi)康?/p>
1、了解旋光儀的基本原理,掌握旋光儀的正確使用方法; 2、了解反應(yīng)的反應(yīng)物濃度與旋光度之間的關(guān)系; 3、測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)。
三、實驗原理
蔗糖在水中水解成葡萄糖的反應(yīng)為:
C12H22O11+H20→ C6H12O6+C6H12O6
蔗糖 葡萄糖果糖
為使水解反應(yīng)加速,反應(yīng)常以H3O+為催化劑,故在酸性介質(zhì)中進行水解反應(yīng)中。在水大量存在的條件下,反應(yīng)達終點時,雖有部分水分子參加反應(yīng),但與溶質(zhì)濃度相比認為它的濃度沒有改變,故此反應(yīng)可視為一級反應(yīng),其動力學(xué)方程式為:
lnC=-kt+lnC0(1)
式中:C0為反應(yīng)開始時蔗糖的濃度;C為t時間時的蔗糖的濃度。 當(dāng)C=0.5C0時,t可用t1/2表示,即為反應(yīng)的半衰期。
t1/2=ln2/k
上式說明一級反應(yīng)的半衰期只決定于反應(yīng)速率常數(shù)k,而與起始無關(guān),這是一級反應(yīng)的一個特點。
本實驗利用該反應(yīng)不同物質(zhì)蔗比旋光度不同,通過跟蹤體系旋光度變化來指示lnC與t的關(guān)系。在蔗糖水解反應(yīng)中設(shè)β1、β2、β3分別為蔗糖、葡萄糖和果糖的旋光度與濃度的比例常數(shù)
C12H22O11(蔗糖)+H20→ C6H12O6 (葡萄糖)+C6H12O6 (果糖)
t=0C0β1 0 0 α= C0β1
t=t Cβ1 ( C -C0)β2 ( C -C0)β3αt=Cβ1+( C -C0)β2+ ( C -C0)β3
t=∞0β2C0 β2C0 α∞=β2C0+β2C0 由以上三式得:
ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞)
由上式可以看出,以ln(αt-α∞) 對t 作圖可得一直線,由直線斜率即可求得反應(yīng)速度常數(shù)k 。 四、實驗數(shù)據(jù)及處理:
1. 蔗糖濃度:0.3817 mol/L HCl濃度:2mol/L 2. 完成下表:=-1.913
表1 蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)旋光度的測定結(jié)果
五、作lnt~ t圖,求出反應(yīng)速率常數(shù)k及半衰期t1/2 求算過程:
由計算機作圖可得斜率=-0.02 既測得反應(yīng)速率常數(shù)k=0.02
t1/2 =ln2/k=34.66min 六、討論思考:
1.在測量蔗糖轉(zhuǎn)化速率常數(shù)的,選用長的旋光管好?還是短的旋光管好?答:選用較長的旋光管好。根據(jù)公式〔α〕=α×1000/Lc,在其它條件不變情況下,L越長,α越大,則α的相對測量誤差越小。
2.如何根據(jù)蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度計算α0和α∞答:α0=〔α蔗糖〕Dt℃L[蔗糖]0/100
α∞=〔α葡萄糖〕Dt℃L[葡萄糖]∞/100+〔α果糖〕Dt℃L[果糖]∞/100
式中:[α蔗糖]Dt℃,[α葡萄糖]Dt℃,[α果糖]Dt℃分別表示用鈉黃光作光源在t℃時蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度,L(用dm表示)為
旋光管的長度,[蔗糖]0為反應(yīng)液中蔗糖的初始濃度,[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反應(yīng)完成時的濃度。
設(shè)t=20℃ L=2 dm [蔗糖]0=10g/100mL 則: α0=66.6×2×10/100=13.32°
α∞=骸2×10/100×(52.2-91.9)=-3.94°
3.在旋光度的測量中,為什么要對零點進行校正可否用蒸餾水來進行 校正在本實驗中若不進行校正,對結(jié)果是否有影響
答:若需要精確測量α的絕對值,則需要對儀器零點進行校正,因為儀器本身有一系統(tǒng)誤差;水本身沒有旋光性,故可用來校正儀器零
點。本實驗測定k不需要對α進行零點校正,因為αt,α∞是在同一臺儀器上測量,而結(jié)果是以ln(αt-α∞)對t作圖求得的。
4.記錄反應(yīng)開始的時間晚了一些,是否影響k值的測定為什么答:不會影響;因為蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)對蔗糖為一級反應(yīng),本實驗是 以ln(αt-α∞)對t作圖求k,不需要α0的數(shù)值。
5.如何判斷某一旋光物質(zhì)是左旋還是右旋
答:根據(jù)公式[α]t℃D=α×100/Lc,在其它條件不變的情況下,α與濃度成正比。配制若干不同濃度的溶液,測定其旋光度。即可判斷。
6.配制蔗糖溶液時稱量不夠準確或?qū)嶒炈谜崽遣患儗嶒炗惺裁从绊懘穑捍朔磻?yīng)對蔗糖為一級反應(yīng),利用實驗數(shù)據(jù)求k時不需要知道蔗糖的初始濃度。所以配溶液時可用粗天平稱量。若蔗糖中的不純物對 反應(yīng)本身無影影響,則對實驗結(jié)果也無影響。
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