《旋光率的测定》由会员分享，可在线阅读，更多相关《旋光率的测定（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数I. 目的要求一、了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。二、测定蔗糖水解转化反应的速率常数和反应的半衰期。II. 基本原理蔗糖在水中会水解转化为葡萄糖与果糖：C12H22O1l+H2OC6H12O6+ C6H12O6蔗糖 葡萄糖 果糖这是一个二级反应。在水中此反应进行很慢，通常需在H+催化下进行。由于反应时 水是大量存在的，可以认为反应过程中水的浓度是不变的，而H+离子只起催化作用， 浓度也保持不变，因此蔗糖转化反应可以看为一级反应，即所谓准一级反应。一级反应的反应速率方程为dc-a = kc（9-1）dtA式中k为反应速率常数，cA为时间t时的反应物浓度。积分
2、上式可得( 9-2)9-3)9-4)9-5)Jca - dCA = tkdtc 0 c 0 AAln c o 一 ln c = ktAAln c = -kt + ln c 0AA式中CAO为反应物反应开始时的浓度。1当cA= 2cA时，t用t1/2表示，称为反应半衰期。ln2 0.693t =1/2 k k本实验中反应物和生成物均具有旋光性，且旋光能力不同，故可采用体系在反 应过程中旋光度变化来量度反应的进程。量度旋光度所用的仪器称为旋光仪。测得旋光度的大小与溶液中所含的旋光 物质的旋光能力、溶剂的性质、溶液的浓度、样品管的长度、光的波长以及温度等 均有关。在其它条件均固定时，旋光度a与反应物
3、浓度成正比a=kc物质的旋光能力用比旋光度来量度，比旋光度由下式来表示naa 2o =D L - c式中20表示实验温度为20C, D表示所用为钠光源D线，波长为589nm, a为测 得的旋光度，L为样品管长度（m）, c为样品浓度（kg/m3）。当温度、光源波长及溶剂一定时，各种物质的a t为一定值，如以水为溶剂D时，蔗糖的a 20 =+66.6。,葡萄糖的a 20 =+52.5,果糖的a 20 =-91.9。D D D当比旋度、旋光管的长度一定时，溶液的旋光度a与物质B的浓度cB成正比，B即a=k c（ 9-6）BB式中kB为比例常数。反应开始时，系统的旋光度为正值，随着反应的进行，溶液中
4、葡萄糖和果糖 逐渐增多，虽然二者的浓度相等，但由于果糖的左旋性比葡萄糖的右旋光性大，因 此系统的旋光度不断变小，且由正值变为负值，即系统旋光性由右旋逐渐变为左旋。设系统的起始旋光度为a。，时间t时的旋光度为at，反应终了时的旋光度为 a ，依据（ 9-6）式可得a k c 00蔗 Ac 0 - c)AA( 9-7)a k c + (k + k )t蔗 A葡果(9-8)a (k + k )c0g葡果 A(9-9)由(9-7)、(9-8)、(9-9)三式联立可解得c0Aa -ak / k)9-10)a -a-1 1 k)9-11)葡果将此两式代入(9-2)式并整理可得ln(a a ) = kt +
5、 ln(a a )(9-12)tg0g由ln(a a )对作图得一直线，由直线斜率可求出反应速率常数k。 tg皿仪器试剂旋光仪1台超级恒温槽(公用)1台秒表1只容量瓶 ( 50ml)1只锥形瓶 ( 100ml)1只移液管 ( 25ml)2只吸耳球1只台称 (公用)1台蔗糖(分析纯)盐酸溶液( 2mol/L)W.实验步骤一、参阅附录中有关旋光仪部分，熟悉旋光仪的构造、原理和使用方法二、校正旋光仪零点打开旋光仪电源开关，预热几分钟。然后将已洗净的旋光管的一端的盖子旋紧，由另一端向管内装满蒸馏水，使水形成一凸出的液面，取玻璃盖片从旁边轻轻推入盖好，再旋紧套盖，勿使漏水，管内应尽量避免有水泡存在。若有
6、微小气泡，应设 法赶至管的凸肚部分（玻璃盖子勿在水槽中洗涤，防止丢失）。用纸揩干旋光管外部， 再用擦镜纸擦两端玻片。将旋光管置于旋光仪内，凸肚一端位于靠光源方，盖上槽 盖，按退零按钮，使显示屏上读数为零。三、测定at值称取10克蔗糖，溶于蒸馏水中，待完全溶解后，用50ml容量瓶配制溶液。用移液管移取25ml蔗糖溶液置于100ml的锥形瓶中，用另一支移液管移取25m 1浓 度为2mo1/L的HC1溶液加到盛有蔗糖的锥形瓶中混合，并在HC1溶液加至一半时， 开动秒表作为反应时间的开始。不断振荡摇动锥形瓶，取出少量清洗旋光管，然后 以混合液注满旋光管（方法同步骤二），揩干净后置于旋光仪中。到 5 分
7、钟时，按测 量按钮，读取显示屏上读数。同样读取10、 15、 20、 30、 40、 60、 80与100分钟的 at值。4.测定a值为了测定反应终了的旋光度at值即a值，可将步骤三中锥形瓶内剩余的混合 tg液置于5060C的水浴中温热30分钟,以加速蔗糖水解转化，然后冷却至室温，测其 旋光度即为a值。必须注意水浴温度不可过高，否则将产生副反应，溶液变黄。g由于反应混合液酸度较大，因此旋光管外面必须擦干后才能放入旋光仪内测 量。旋光管在实验结束后必须洗涤干净。V.数据处理实验温度（室温）C大气压PaHCl 溶液浓度mol/L蔗糖溶液浓度mol/La =g反应时a陀a间(min)t以ln(at- )对t作图得一直线，由直线斜率求反应速率常数k,并计算半衰期t。 t g1/2思考题一、在旋光度测量中为什么要对零点进行校正？二、在计算k时，是否要先测出a0,实验中蔗糖溶液和盐酸混合时反应立即开始, 那么如何求a0?三、本实验中是将盐酸溶液加到蔗糖溶液中，可否将蔗糖溶液加至盐酸溶液中？为 什么？
