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旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
姓名:刘晓琳学号：20105051276
院系：化学化工学院班级;2010级化二
一、实验目的
1.掌握旋光仪的正确使用方法；
2.了解反应物浓度与旋光度之间的关系；
3.测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。
二、实验原理
1、蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应式为：
C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6
蔗糖葡萄糖果糖
这是一个二级反应，但在H+浓度和水量保持不变时，反应可视为一级反应，速率方程式可表示为：，积分后可得：
由此可知：在不同时间测定反应物的相对浓度，并以㏑c对t作图，可得一直线，由直线斜率即可求得反应速率常数k。
2、本实验中的反应物及产物均有旋光性，且旋光能力不同，在溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等条件均固定时，旋光度与反应物浓度呈线性关系，即：
。
反应时间t=0，蔗糖尚未转化：；
反应时间为t，蔗糖部分转化：；
反应时间t=∞，蔗糖全部转化：，
联立上述三式并代入积分式可得：
对ｔ作图可得一直线，从直线斜率可得反应速率常数k。
三、实验仪器及试剂
旋光仪1台；恒温水浴1台；具塞大试管（50mL）4支；HCl溶液
移液管(25mL)2支；蔗糖(分析纯)

四、实验步骤
1、恒温准备：将恒温水浴调至50℃，并令循环水经由旋光仪中玻璃恒温夹套样品管；
2、旋光仪调零：
（1）先洗净样品管，将管的一端加上盖子，并由另一端向管内灌满蒸馏水，在上面形成一凸液面；
（2）盖上玻璃片和套盖，玻璃片紧贴于旋光管，此时管内不应有气泡存在。（装样）；
（3）用吸水纸将管外的水擦干，再用擦镜纸将样品管两端的玻璃片擦净，放入旋光仪的光路中；
（4）带数据稳定后，调零。
3、测定：
①用天平称取20g蔗糖（分析纯）置于烧杯中，加入100mL蒸馏水，使蔗糖完全溶解；
②用移液管分别移取25mL的蔗糖溶液和25mlHCl溶液于两支50mL具塞大试管中，加盖。
③将HCl溶液倒入蔗糖溶液中，当HCl溶液和蔗糖溶液混合一半时用秒表开始计时，来回倒3—4次使之均匀后，立即用少量反应液润洗样品管两次；
④用反应液装满样品管，旋上套盖以不漏水为准，擦干管外液体，放进已预先恒温的旋光仪中，测量各时间的旋光度。（润洗和装样只能用去一半左右的反应液，剩余的用做测量）
4、测定：
将剩余的反应液置于50℃恒温水浴约40min，之后冷却至反应温度，测量，直到数据稳定不变，每隔两分钟测定一次，测定三次。
五、实验数据处理
1、分别在30℃及35℃温度下反应过程中所测得的旋光度与对应时间列表，做
ln(at-a∝)-t图：
最大的旋光度a∝=-（4.225+4.220+4.210）/3=-4.218

t/min051015202530a/at+10.825+9.830+8.940+8.105+7.295+6.470+5.785A=at-a∝+15.043+14.048+13.158+12.323+11.513+10.688+10.003ln(at-a∝)2.7112.6422.5772.5112.4432.3692.303

反应速率k=0.0136
t1/2=(ln2)/k=50.97min
六、实验注意事项
1、测量时，可将剩余的反应液置于50—60℃恒温，但温度不可超过60℃，否则会发生副反应，此时溶液变黄；
2、实验过程中，旋光仪中的钠光灯不宜长时间开启，测量间隔较长时应熄灭，以免灯管过热；
3、实验前，HCl溶液与蔗糖溶液都要预恒温至实验温度；
4、计时间的时候，要等到HCl溶液和蔗糖溶液混合一半时开始计时；
七、思考题
1、实验中，为什么蔗糖溶液可以粗略配置？
答：实验测定反应速率常数k，以ln(αt-α∞)对t作图，由所得直线的斜率求出反应速率常数k，与初始浓度无关，所以蔗糖溶液可以粗略配置。
2、实验中，用蒸馏水来校正旋光仪的零点，有何意义？
答：因为蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂，这样就消除了溶剂对实验结果的影响，且蒸馏水没有旋光性，其旋光度为零；若不进行零点校准，则各个时间所得的溶液旋光度会存在偏差，故用蒸馏水来校正旋光仪的零点，来消除系统误差。