一级反应——蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的1. 用旋光仪测定当蔗糖水解时，其旋光度变化与时间的关系，从而推算蔗糖水解 反应的速率常数和半衰期2. 了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法 二、实验原理：蔗糖水解反应的计量方程式为：C H O +HO ==== CH O+CH O12 22 11 2 6 12 6 6 12 6蔗糖 葡萄糖 果糖蔗糖水解速率极慢，在酸性介质中反应速率大大加快，故HO+为催化剂反应中，HO 是大量的，反应前后与溶质浓度相比，看成它的浓度不变，故蔗糖水解反应可看做一级反应 其动力学方程式如下：dc—~dt =KiCC积分式为：ln~C旷=K1 t1C=lnt或 K=2.303tlg反应的半衰期ti/2 =ln2kK1 速率常数t 时间Co 蔗糖初始浓度C 蔗糖在 t 时刻的浓度可见一级反应的半衰期只决定于反应速率常数K,而与反应物起始浓度无关若测得反应在不同时刻时蔗糖的浓度，代入上述动力学的公式中，即可求出K和t1/2测定反应物在不同时刻浓度可用化学法和物理法，本实验采用物理法即测定反应系统旋 光度的变化蔗糖及其水解产物均为旋光性物质，蔗糖是右旋的，但水解后的混合物葡萄糖 和果糖则为左旋，这是因为左旋的果糖比右旋的葡萄糖旋光度稍大的缘故。
因此，当蔗糖开 始水解后，随着时间增长，溶液的右旋光度渐小，逐渐变为左旋，即随着蔗糖浓度减小，溶 渡的旋光度在改变因此，借助反应系统旋光度的测定，可以测定蔗糖水解的速率所谓旋光度，指一束偏振光，通过有旋光性物质的溶液时，使偏振光振动面旋转某一角度的性质其旋转角度称为旋光度（a）使偏振光按顺时针方向旋转的物质称为右旋物质，a为正值，反之称为左旋物质，a为负值物质的旋光度，除决定于物质本性外，还与温度、浓度、液层厚度、光源波长等因素有关，当光源用钠灯，波长一定，入=D（5890nm）,实验温度t =20€时，旋光度与溶液浓度和溶层厚度成正比，心.】写成等式a=[a] ； .一1式中比例常数[a]tD,称为比旋光度[a]由（5）式可见，当其它条件不变时，旋光度a与浓度c成正比,即 a=K"C （K"为比例常数）已知，比旋光度[a 蔗糖]20 =+66.6°, [a 蔗糖]20 =+52.2° ,[a 果糖]20 =-91.9°,所D D D以，当蔗糖水解反应进行时，右旋角度不断减小，当反应终了时，系统经过零度变为左旋 蔗糖水解反应中，反应物与生成物都具有旋光性，旋光度与浓度成正比，且溶液的旋光度为 各组成旋光度之和（有加和性）。
若反应时间为 O 1 00则溶液旋光度为a a a0 t o因为测定是在同一仪器，同一光源，同一长度旋光管中进行的，则由（7）式可以导出1浓度改变正比于旋光度的改变，且比例常数相同（K= L）KC=C =K(a -a )， C-C =K(a -a ) 0 co 0 co co t co而a =0,(蔗糖水解反应能进行到底) coC=K(a -a )， C=K(a -a )0 0 o tCo a - a=K —0 c a - at 8a - aIn 8 =k ta - a 1 t8或写成：lg (a -a )=tkt——i—2.303+lg(a -ao)co（直线方程）若以lg （a -a ）〜t作图，得一直线t斜率=k—i—2.303则 k= —2.303 X(斜率)本实验就是用旋光议测定a、a值co三、仪器和试剂自动旋光仪1 台；停表1块旋光管（带有恒温水外套）1 支；恒温槽1套容量瓶（50ml）1 个；上皿天平1台锥形瓶（100ml）2 个；移液管（25ml）2支烧杯（100ml,500ml） 各 1 个； 2mol.L-iHCl 溶液；蔗糖（分析纯）四、操作步骤1. 调整恒温槽至25°C恒温，然后将旋光管外套接上恒温水。
2． 旋光仪零点的校正用蒸馏水洗净旋光管各部分零件，将一端的盖子旋聚，向管内注满蒸馏水，取玻璃片 沿管口轻轻推入盖好，再旋紧套盖，勿使其漏水或有气泡小心操作，以防用力过猛，压 碎玻璃片）用滤纸或干布擦净旋光管两端玻璃片，并放入旋光仪中打开旋光仪电源开关， 清零后取出旋光管，倒出蒸馏水3. 蔗糖水解过程中a的测定t称取蔗糖10g，溶于蒸馏水中，用50ml容量瓶配制成溶液如混浊需过滤）用移液管 取消50ml蔗糖溶液和50ml2mol.L-iHCI溶液分别注入两个100ml干燥锥形瓶中，并将此二锥 形瓶同时置于恒温槽中恒温10〜15分钟待恒温后，取50m2mol.L-1HCI溶液加到蔗糖溶液 的锥形瓶中混合，并在HCI溶液加入一半时，开动停表作为反应的起始时间不断振荡摇动， 迅速取少量混合液清洗旋光管二次，然后将此混合液注满旋光管，盖好玻璃片，旋紧套盖（检 查是否漏液和有气泡）擦净旋光管两端玻璃片，立刻置于旋光仪中测量时间t时溶液的 旋光度测定时要迅速准确先记下时间，再读取旋光度数值可在测定第一个值后t t的5分，10分，15分，20分，30分，50分，75分，100分钟各测一次4. a的测定。
co将步骤3中的混合液保留好，48小时后重新恒温，观测其旋光度，此值即为X或将 co 剩余混合液，置于60C水浴中温热50分钟，加速水解反应进行，然后冷却至实验温度按 上述操作测其旋光度，即认为是Xco注意事项：1） 测到30分钟后，每次测量间隔时应将钠光灯熄灭，以延长钠光灯寿命但下一次测 量之前提前10分钟打开钠光灯，使光源稳定2） 实验结束时，应立即将旋光管洗净擦干，防止酸对旋光箱的腐蚀五、结果处理实验温度： 盐酸浓度： X :co反应时间/minaa — alg（a「a）k1. 以lg（X -X ）对七作图，由所得直线之斜率由式求K值co2. 由截跟求得X 0，求各时间K值，再取平均值3. 计算蔗糖水解反应的半衰期t+2六、思考题1. 为什么可用蒸溜水来校正旋光仪零点？2. 称量蔗糖为什么可用上皿天平？。