蔗糖水解平衡常数的测定

学号:

基础物理化学实验报告

实验名称: 蔗糖水解平衡常数的测定

班级:应化 一 班 2 组号

实验人姓名:

同组人姓名:

指导老师:

实验日期:2013年10月14日

一、实验目的:

1、 根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应,测定其反应速度常数K及半衰期t1/2

2、了解旋光仪的基本原理、掌握使用方法 3、了解该反应的反应浓度与旋光度之间的关系 4、掌握影响速率与反应常数的诸因素 二、基本原理: 1.蔗糖的转化为一级反应

蔗糖在H+催化作用下水解或葡萄糖和果糖,反应方程式为:

C6H12O6 + C6H12O6 C12H22O11 + H2OH

蔗糖 葡萄糖 果糖

由于在较稀的蔗糖溶液中,水是大量的,反应过程中水的浓度可以认为不变,因此在一定酸度下,反应速度只与蔗糖的浓度有关,而反应速度与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应,故蔗糖的转化反应视为一级反应。 (1)反应速度公式和半衰期

rkc,

k—反应速度常数,为单位浓度是的反应速度,v—反应速度。

v也可以写为

r

dc

kt, dt

t 反应时间,c为时间 t 时蔗糖的浓度。

当反应进行一半所用的时间称为半衰期,用t1/2表示,t1/2

ln20.6932

kk

旋光度与比旋光度

溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源的波长以及反应时的温度因素有关。

为了比较各种物质的旋光能力,引入比旋光度这一概念,并以下式表示:

tD

lc

(1)

式中:t 为实验时的温度;D为所用光源的波长;为旋光度;l为

液层厚度(常以10cm

为单位);c为浓度(常用100ml溶液中溶有m克物质来表示),式(1)可写成:

tD

lm/100

(2)

tDlc (3)

由(3)式可以看出,当其他条件不变时,旋光度与反应物成正比,即

Kc

式中:K是与物质的旋光能力、溶液层厚度、溶剂性质、光源的波长、反应时的温度等有关系的常数。

20

66.6°蔗糖是右旋性物质(比旋光度D),产物中葡萄糖也是20

52.5°右旋性物质(比旋光度D),果糖是左旋性物质(比旋光度

-91.9°)。因此当水解反应进行时,右旋角不断减小,当反应终

20

D

了时体系将经过零变成左旋。 2.2旋光度变化与浓度变化的对应关系

蔗糖水解反应中,反应物与生成物都有旋光性,旋光度与浓度成正比,且溶液的旋光度为各旋光度的和(加和性)。若反应时间为0,t,∞时溶液旋光度各为0,t,。可推导出:

C0K[0], C0K[t]

0为开始时蔗糖的右旋角;t为反应进行到t 时的混合物的旋角;

为水解完毕时的左旋角。可用(0)代表蔗糖的总量,(t)代表t时的蔗糖量。

简单的推导证明方法可以如图示看出

0正比, t正比

3.反应速度常数k的求法

1c1K010

kln0lnln tctKttt

以ln(t-)对t作图,由图所得直线斜率求k值,进而求半衰期t1/2。 以ln(t-)对t作图,由图所得直线斜率求k值,进而求半衰期t1/2。 三、仪器和试剂

自动旋光仪 1台 秒表 1块

恒温水浴槽 1套 粗天平1台 烧杯(200ml) 1只 量筒(100ml)1只 锥形瓶(150ml) 3个 移液管(25ml)2支 玻璃漏斗 1个 玻璃棒 1个 洗耳球 1个 橡胶塞子 1个 滤纸,擦镜纸 若干 蔗糖(分析纯) 4M HCl溶液

四、实验步骤:

1、将仪器的电源插好。

2、先打开自动旋光仪的电源开关,钠灯点亮后,预热十分钟,打开光源开关。知道发光稳定。如果打开光源开关后,钠光灯点亮后自动熄灭,则需要将旋光仪的光源开关重复打开1—2次,使得钠光灯在只留下点亮,仪器工作转为正常。 3、校正旋光度仪零点

打开旋光度仪器预热几分钟,旋光管内注满蒸馏水,旋紧套盖,用纸擦净两端玻璃片,放入旋光仪内,盖上槽盖。调节目镜使视野清晰。然后旋转检偏镜能观察到明暗相等的三分视野为止,记下刻度盘读数,重复操作三次,取其平均值,此即为旋光仪零点。测毕取出旋光管,倒出蒸馏水。 4、配制溶液

用粗天平称取12.5g的蔗糖溶于小烧杯中,并加入50ml蒸馏水,用玻璃棒搅拌,使蔗糖溶解 5、蔗糖水解过程中t的测定

用移液管量取50ml蔗糖水溶液于锥形瓶中,再用另一只移液管加入50ml4.000mol/L的HCl溶液,当HCl溶液从移液管中流出一半时开始计时,立即摇匀,装入样品管擦净,先记录时间,再读取旋光度 6、 的测定

将反应剩余的混合液置55C的热水浴中,温热60分钟,以加速

转化反应的进行,然后冷却,再恒温至25C,测旋光度,此值即为反应终了时的旋光度。

5、实验结束时,立刻将旋光管洗净干燥,以免酸对旋光管的腐蚀。 五、数据记录和处理

实验温度 25 ℃ HCl浓度 4mol/L =-4.500 1.实验数据填入下表

lg(a1-a2)

t

lg(αt-α∞)=

t

k

tc,则k=-2.303*(-0.0136)=0.0313 2.303

ln20.69310.6931

22.14s kk0.0313

实验分析:

1、实验刚开始时,时间没有把握得太好,造使实验刚开始时出现了一定的误差!

2、实验过程中,旋光仪的镜片应保持干净!

3、实验过程当中,将样品管放入旋光仪内,放入样品管时,使管中

残留的微小气泡进入凸出部分,否则会影响实验。

学号:

基础物理化学实验报告

实验名称: 蔗糖水解平衡常数的测定

班级:应化 一 班 2 组号

实验人姓名:

同组人姓名:

指导老师:

实验日期:2013年10月14日

一、实验目的:

1、 根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应,测定其反应速度常数K及半衰期t1/2

2、了解旋光仪的基本原理、掌握使用方法 3、了解该反应的反应浓度与旋光度之间的关系 4、掌握影响速率与反应常数的诸因素 二、基本原理: 1.蔗糖的转化为一级反应

蔗糖在H+催化作用下水解或葡萄糖和果糖,反应方程式为:

C6H12O6 + C6H12O6 C12H22O11 + H2OH

蔗糖 葡萄糖 果糖

由于在较稀的蔗糖溶液中,水是大量的,反应过程中水的浓度可以认为不变,因此在一定酸度下,反应速度只与蔗糖的浓度有关,而反应速度与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应,故蔗糖的转化反应视为一级反应。 (1)反应速度公式和半衰期

rkc,

k—反应速度常数,为单位浓度是的反应速度,v—反应速度。

v也可以写为

r

dc

kt, dt

t 反应时间,c为时间 t 时蔗糖的浓度。

当反应进行一半所用的时间称为半衰期,用t1/2表示,t1/2

ln20.6932

kk

旋光度与比旋光度

溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源的波长以及反应时的温度因素有关。

为了比较各种物质的旋光能力,引入比旋光度这一概念,并以下式表示:

tD

lc

(1)

式中:t 为实验时的温度;D为所用光源的波长;为旋光度;l为

液层厚度(常以10cm

为单位);c为浓度(常用100ml溶液中溶有m克物质来表示),式(1)可写成:

tD

lm/100

(2)

tDlc (3)

由(3)式可以看出,当其他条件不变时,旋光度与反应物成正比,即

Kc

式中:K是与物质的旋光能力、溶液层厚度、溶剂性质、光源的波长、反应时的温度等有关系的常数。

20

66.6°蔗糖是右旋性物质(比旋光度D),产物中葡萄糖也是20

52.5°右旋性物质(比旋光度D),果糖是左旋性物质(比旋光度

-91.9°)。因此当水解反应进行时,右旋角不断减小,当反应终

20

D

了时体系将经过零变成左旋。 2.2旋光度变化与浓度变化的对应关系

蔗糖水解反应中,反应物与生成物都有旋光性,旋光度与浓度成正比,且溶液的旋光度为各旋光度的和(加和性)。若反应时间为0,t,∞时溶液旋光度各为0,t,。可推导出:

C0K[0], C0K[t]

0为开始时蔗糖的右旋角;t为反应进行到t 时的混合物的旋角;

为水解完毕时的左旋角。可用(0)代表蔗糖的总量,(t)代表t时的蔗糖量。

简单的推导证明方法可以如图示看出

0正比, t正比

3.反应速度常数k的求法

1c1K010

kln0lnln tctKttt

以ln(t-)对t作图,由图所得直线斜率求k值,进而求半衰期t1/2。 以ln(t-)对t作图,由图所得直线斜率求k值,进而求半衰期t1/2。 三、仪器和试剂

自动旋光仪 1台 秒表 1块

恒温水浴槽 1套 粗天平1台 烧杯(200ml) 1只 量筒(100ml)1只 锥形瓶(150ml) 3个 移液管(25ml)2支 玻璃漏斗 1个 玻璃棒 1个 洗耳球 1个 橡胶塞子 1个 滤纸,擦镜纸 若干 蔗糖(分析纯) 4M HCl溶液

四、实验步骤:

1、将仪器的电源插好。

2、先打开自动旋光仪的电源开关,钠灯点亮后,预热十分钟,打开光源开关。知道发光稳定。如果打开光源开关后,钠光灯点亮后自动熄灭,则需要将旋光仪的光源开关重复打开1—2次,使得钠光灯在只留下点亮,仪器工作转为正常。 3、校正旋光度仪零点

打开旋光度仪器预热几分钟,旋光管内注满蒸馏水,旋紧套盖,用纸擦净两端玻璃片,放入旋光仪内,盖上槽盖。调节目镜使视野清晰。然后旋转检偏镜能观察到明暗相等的三分视野为止,记下刻度盘读数,重复操作三次,取其平均值,此即为旋光仪零点。测毕取出旋光管,倒出蒸馏水。 4、配制溶液

用粗天平称取12.5g的蔗糖溶于小烧杯中,并加入50ml蒸馏水,用玻璃棒搅拌,使蔗糖溶解 5、蔗糖水解过程中t的测定

用移液管量取50ml蔗糖水溶液于锥形瓶中,再用另一只移液管加入50ml4.000mol/L的HCl溶液,当HCl溶液从移液管中流出一半时开始计时,立即摇匀,装入样品管擦净,先记录时间,再读取旋光度 6、 的测定

将反应剩余的混合液置55C的热水浴中,温热60分钟,以加速

转化反应的进行,然后冷却,再恒温至25C,测旋光度,此值即为反应终了时的旋光度。

5、实验结束时,立刻将旋光管洗净干燥,以免酸对旋光管的腐蚀。 五、数据记录和处理

实验温度 25 ℃ HCl浓度 4mol/L =-4.500 1.实验数据填入下表

lg(a1-a2)

t

lg(αt-α∞)=

t

k

tc,则k=-2.303*(-0.0136)=0.0313 2.303

ln20.69310.6931

22.14s kk0.0313

实验分析:

1、实验刚开始时,时间没有把握得太好,造使实验刚开始时出现了一定的误差!

2、实验过程中,旋光仪的镜片应保持干净!

3、实验过程当中,将样品管放入旋光仪内,放入样品管时,使管中

残留的微小气泡进入凸出部分,否则会影响实验。


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