蔗糖水解速率常数的测定.doc

2.10蔗糖水解速率常数的测定

实验十蔗糖水解速率常数的测定
摘要

C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6
蔗糖葡萄糖果糖
H+
利用物质的旋光性测定蔗糖水解反应的速率常数的有意义的定量研究最早见于1850年，L.Wilhelmy所研究的具体反应就是蔗糖在酸性水溶液中的转化[1]。

反应速度可表示为，lnc=kc+lnc或c=c0ekt
后人经深入的研究表明，蔗糖水解反应并非那样简单，而是复杂得多[2][3]。对转化过程而言，最多称它为准（或假）一级反应。除非溶液很稀，利用一级反应速度方程而得到的k值并非常数，随着水解的进程呈稳步增加。但也非r=k[糖][水]的二级反应。
钠光灯
聂柯尔棱镜
聂柯尔棱镜
装样品管
石英条
望远镜
水解的速度可被表达为。水量的减少和氢离子活度的增大，就成为一级反应速度常数稳步增加的原因。作为基础反应，我们仍将其视为一级反应处理，这并不引入多大的误差，当蔗糖浓度不大时结果仍将令人满意。
关键词：蔗糖水解一级反应速率常数旋光性
装置
主要是超级恒温槽和旋光仪，盐酸的浓度可选1M、
2M、4M。酸的浓度直接影响反应速度。蔗糖浓度20%。
3．预习提问
（1）旋光仪测定旋光度的原理，目镜为什么要有三分视野？什么叫偏振光？
（2）一级反应有何特点？
（3）为什么测定溶液的旋光能求得蔗糖转化反应的速率常数？
4．操作

Y
恒温准备
纯水及蔗糖液比旋度测试
试样混合
=1\*GB3①求速率常数kT=2\*GB3②由二温度下速率常数求活化能。
测反应完全之终点旋光度值。有两种方法：=1\*GB3①放置二天后测=2\*GB3②放入预温50~60C的水浴中40min后冷却至实验温度。
以1：1的量将50mL10%的蔗糖水溶液与酸混合，在被加酸至一半时开动秒表计时。
样品管装蒸馏水，开启旋光仪，调零并练习观察三分视野的消失操作。
定时记录旋光度读数值t

测
数据处理
N
=1\*GB3①通常恒温298K，测二温度求活化能则第二次恒温选取308K=2\*GB3②10%的蔗糖水溶液置于恒温水浴中，并令循环水经由旋光仪中玻璃恒温夹套样品管，开动电动搅拌。

将混合液移至样品管中（光路通道中不能有气泡），每隔5分钟调节三分视野消失记下旋光度读数值。直到旋光度值转为负值为至止。
旋光仪调零

5．数据处理

结果要求：=1\*GB3①蔗糖比旋度，用100mm旋光管测定，数据可控制在66.01.0
=2\*GB3②用公式计算实验数据，并与手册中查得的蔗糖旋光度
（适用范围287~303K）进行比较。
=3\*GB3③将时间t、旋光度（t）、lg（t）列表。
=4\*GB3④lg（t）~t作图，由直线斜率求出两温度下的k(T1)和k(T2)，各自的反应半衰期，由图外推求t=0时的两个0。
=5\*GB3⑤由k(T1)和k(T2)利用Arrhenius公式求其平均活化能。
HCl浓度对蔗糖水解速度常数的影响（蔗糖溶液浓度均为10%）
HCl/molL1k(298K)/103mink(308K)/103mink(318K)/103min0.05020.41691.7386.2130.25122.2559.35535.860.41374.04317.0060.620.900011.1646.76148.81.21417.4556.点评
实验关键
=1\*GB3①能正确而较快地测读旋光仪的读数，初操作仪器者通过测蔗糖比旋光度而得到练习。
=2\*GB3②温度对实验数据的影响大，要注意整个实验时间内的恒温，如无样品管恒温夹套，则旋光管离开恒温水浴时间应短。根据实验数据，当[H+]=1M（HCl），蔗糖10%
k303.7K=3.35102min1k313.2K=7.92102min1
由以上数据求得在303.7~313.2K温度范围内平均活化能Ea71kJmol1。
可见，本实验的实验温度范围最好控制在288~303K内进行，温度过高反应速度太快读数将发生困难。
=3\*GB3③HCl浓度也要配制正确，[H+]对反应速度常数有影响，若酸浓度不准，尽管数据线性关系再好，k值偏离文献数据。
=4\*GB3④HCl与蔗糖都要预恒温至实验温度，否则将影响初始几点的实验真实温度。
蔗糖的水解在酸性介质中进行，H+为催化剂，在[H+]浓度较低时，水解速度常数
S蔗糖+H+SH
k[H+]但在[H+]增加时，k与[H+]不成比例，且用HCl和用HNO3或HClO4对反应速度常数的影响也不一样（特别是酸浓度高时）。进一步实验指出若[H+]较大，反应速度常数