文档介绍:蔗糖水解反应速率常数的测定
一、实验目的
(1)根据物质的旋光性质研究蔗糖水解反应,测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期;
(2)了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系;
(3)了解旋光仪的基本原理,掌握旋光仪的正确使用方法。
二蔗糖水解反应速率常数的测定
一、实验目的
(1)根据物质的旋光性质研究蔗糖水解反应,测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期;
(2)了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系;
(3)了解旋光仪的基本原理,掌握旋光仪的正确使用方法。
二、实验原理
蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应方程式为
C12H22O11+H2O == C6H12O6 + C6H12O6
(蔗糖,右旋)(葡萄糖,右旋)(果糖,左旋) (1)
为使水解反应加速,反应常常以H+为催化剂,故在酸性介质中进行。此反应的反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H+的浓度有关。这个反应是二级反应。但是,此反应中有大量水的存在,反应达到终点时,虽有部分水分子参加反应,但可认为其没有改变,故可视为一级反应,动力学方程
-=KC
积分后得: ln=Kt 或 ㏑C=-kt+㏑C。 (2)
式中,C。为反应开始时蔗糖的浓度;C为时间t时的蔗糖浓度,K为水解反应的速率常数。
从式(2)可以看出,在不同的时间测定反应物的浓度,并以㏑Ct对t作图,可得一条直线,由直线斜率即可求出反应速率常数K。然而反应是不断进行的,要快速分析出某一时刻反应物的浓度比较困难。但根据反应物蔗糖及生成物都具有旋光性,且他们的旋光性不同,可利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。
由于蔗糖是右旋的,水解混合物是左旋的,所以偏振面将由右边旋向左边。偏振面的转移角度称为旋转角度,以α表示。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、光源波长及反应时的温度等因素有关。当其他条件均固定时,旋光度α与浓度C呈线性关系,即:
α=βC (3)
式中β是与物质的旋光能力、溶液厚度、溶剂性质、光源波长、反应温度有关的常数。物质的旋光能力用比旋光度[α]来表示。蔗糖是右旋物质,葡萄糖也是右旋性物质,果糖是左旋性物质,他们的比旋光度为
[α蔗]=°, [α葡]=°,[α果]= -° 正值表示右旋,负值表示左旋,D表示钠光灯源。
可见,当水解反应进行时,右旋角度不断减小,当反应终了时,体系将经过零变成左旋。
旋光度与浓度呈正比,且溶液的旋光度为各组分的旋光度之和(加和性)。若以α0,αt,α∞分别为时间0,t,∞时溶液的旋光度,则可导出:
C0∝(α0-α∞),Ct∝(αt-α∞) (4)
将式(2)代入式(4)可得:
㏑(α0-α∞)/(αt-α∞)=kt 或㏑(αt-α∞)=-kt﹢㏑(α0-α∞)