物理化学实验报告蔗糖的转化.docxVIP

实验名称：蔗糖的转化实验日期：2011年3月29日姓名：王一航编号：14—1学号温：23.1 ℃大气压：101.99kPa【摘要】蔗糖转化是一级反应，若催化剂H+浓度固定，水大量存在，则其反应速率只与蔗糖浓度成正比。本实验利用反应物蔗糖(右旋性)及生成物果糖(左旋性)的旋光度不同，旋光度与物质浓度的正比关系，通过测定反应不同时间的旋光度，拟合lg(αt－α∞)与t关系曲线，即可测定蔗糖转化的反应级数、求得反应速率常数k，并由k值计算反应的半衰期t1/2【引言】实验目的：根据物质的光学性质研究蔗糖转化反应，测定其反应级数、速度常数和半衰期了解旋光仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术实验原理：一级反应：反应速率只与某反应物浓度成正比：—，ln(c0/ct)=ktK:反应速率常数；ct：反应物在时间t时浓度。设反应物起始浓度为a，t时间内已经起反应的反应物浓度为x，则在t时反应速率为：-d(a-x)/dt=k(a-x)，积分可得t=1/k*ln(a/a-x)半衰期(x=a/2时所需时间)： t1/2=1/k*ln(a/a-1/2a)=0.693/k蔗糖反应：反应式：C12H22O11 + H2OC6H12O6 + C6H12O6(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)在催化剂H+浓度固定、水大量存在下，可认为反应速率只与蔗糖浓度成正比，即为一级反应。反应的旋光性：蔗糖为右旋性，比旋光度=66.6°，生成物葡萄糖为右旋性，=52.5°，果糖为左旋性，=-91.9°.因为旋光度与反应物浓度成正比=Kc,（ K与物质旋光度、溶剂性质、溶液厚度、温度有关），可用体系反应过程中旋光度变化测量反应进程。蔗糖水解时，右旋角不断变小，反应终了时，体系变成左旋。设最初旋光度为0，最后旋光度为，则有0=K反c0（蔗糖未转化，t=0）;=K生c0（蔗糖全转化，t=∞）K反、K生为反应物与生成物比例常数；c0为反应物初始浓度，也即生成物最后浓度。时间t时，蔗糖浓度为c，旋光度为，则t=K反+K生（c0-c）可得c0==K′（α0－α∞），c0== K′（αt－α∞）带入t=（1/k）*ln(a/a-x)，可得t=(1/k)*ln（（α0－α∞）/(αt－α∞)）或lg(αt－α∞)=－kt/2.303+lg（α0－α∞）以lg(αt－α∞)对t作图，由斜率可求得反应速率常数k实验方法：用旋光仪测定反应体系的旋光度，原理如下：光路：起偏镜——石英条——旋光管——检偏镜——刻度盘——望远镜——人眼从钠灯光源发出的光线通过（聚光镜、滤色镜、经检偏镜）起偏镜成为平面偏振光，在半波片处产生三分视场。如图所示：大于或小于零视场 零视场 大于或小于零视场当视场中三部分暗度一致时（如零视场图），对应仪器零点，有时仪器存在系统误差，需要进行零点校正。当放入待测溶液的试管后，由于溶液的旋光性，使平面偏振光旋转了一个角度，零度视场发生了变化，三分视场的明暗不再一致。此时转动检偏镜一定角度，能再次出现暗度一致的视场。检偏镜由第一次黑暗到第二次黑暗的角度差即为被测物质的旋光度。【实验部分】仪器药品：1、仪器：WXG-4圆盘旋光仪、秒表、超级恒温槽、移液管（25ml）、磨口锥形瓶（100ml）、量筒（100ml）、台秤、洗耳球、水浴装置2、药品：蔗糖（AR）、盐酸（4.082mol/L，5.603 mol/L）实验步骤：找旋光仪零点：蒸馏水为非旋光性物质，可用来校正仪器的零点（即α=0时，仪器对应的刻度）。洗净恒温旋光管，由加液口加入去离子水至满，此时管内不应有空气泡存在，用滤纸擦管外壁，再用擦镜纸将旋光管两端擦干净。放入旋光仪，打开电源，预热5-10min，钠灯发光正常。调目镜聚焦，使视野清晰；调检偏镜至三分视野暗度相等为止，记录检偏镜旋转角α，重复取平均值，即为仪器零点。将超越恒温槽调至25℃。配制蔗糖溶液：粗天平称取15g蔗糖溶于75mL蒸馏水，若浑浊应过滤一次。测定体系的旋光度：移液管取25mL蔗糖溶液于100mL干燥锥形瓶，另一只移液管取25mL盐酸于同一锥形瓶，当酸放出一半时按下秒表开始计时（注意：秒表一经启动，勿停直至实验完毕）。盐酸全倒入后迅速摇匀混合液，迅速用少量混合液洗涤旋光管三次，再装满，擦净后尽快放入旋光仪，测定规定时间的旋光度。测量时先将三分视场调节到全暗（即找到平衡点），立刻记下时间后再读取旋光角（都要迅速）。在开始15 min内，最好每分钟记录一次读数，以后间隔可加长，直至旋光角由右旋变为左旋为止。5．α∞的测定：测定旋光角由右旋变为左旋后，可将剩余的反应混合物放入55℃恒温槽中加热40min，使反应充分后，再冷却至室温，测定体系的旋光度，连续读数三次平均值。由于反应液