蔗糖水解
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1. 了解蔗糖水解反应的基本原理及实验方法。
2. 掌握旋光仪的使用技巧,并学会通过旋光度变化来测定蔗糖水解反应的速率常数。
3. 通过实验,了解蔗糖水解反应在酸催化下的速率变化规律。
二、实验原理蔗糖是一种非还原性糖,在水解过程中,蔗糖分子在酸催化作用下分解为葡萄糖和果糖。
葡萄糖和果糖都是还原性糖,具有旋光性。
实验中,通过测定溶液旋光度随时间的变化,可以了解蔗糖水解反应的速率。
实验原理如下:1. 蔗糖水解反应方程式:C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O62. 葡萄糖和果糖的旋光性:葡萄糖:[α]D20 = +52.50果糖:[α]D20 = -91.903. 蔗糖水解反应速率方程:dCA/dt = kCA其中,CA为t时刻的蔗糖浓度,k为反应速率常数。
4. 旋光度与旋光性物质浓度的关系:[α] = αcL其中,[α]为旋光度,α为旋光率,c为旋光性物质浓度,L为比旋光管长度。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:旋光仪、锥形瓶、移液管、滴定管、烧杯、冰浴、恒温水浴、秒表等。
2. 试剂:蔗糖溶液(10g/L)、盐酸(1mol/L)、葡萄糖标准溶液(1g/L)、果糖标准溶液(1g/L)、蒸馏水等。
1. 准备实验装置:将旋光仪预热至室温,调节至零点。
2. 配制蔗糖溶液:称取10g蔗糖,加入适量蒸馏水溶解,定容至100mL,配制成10g/L的蔗糖溶液。
3. 测定初始旋光度:将配制好的蔗糖溶液置于旋光仪中,测定其旋光度,记录为[α]0。
4. 加入盐酸:向锥形瓶中加入10mL蔗糖溶液,加入2mL 1mol/L盐酸,混匀。
5. 开始实验:将锥形瓶置于恒温水浴中,开始计时,每隔一定时间(如1分钟、2分钟、3分钟等)取出锥形瓶,立即用旋光仪测定旋光度,记录为[α]t。
6. 绘制旋光度-时间曲线:以时间为横坐标,旋光度为纵坐标,绘制旋光度-时间曲线。
7. 计算反应速率常数k:根据实验数据,以ln(-)/t作图,直线斜率即为-k。
蔗糖水解速率常数的测定实验数据在化学研究中,蔗糖水解速率常数的测定实验数据扮演着至关重要的角色。
蔗糖是一种常见的碳水化合物,其水解反应可以带来丰富的实验数据,有助于我们深入理解化学反应的动力学特性。
本文将从实验方法、数据分析、结论总结等方面,全面探讨蔗糖水解速率常数的测定实验数据。
1. 实验方法蔗糖水解速率常数的测定实验通常采用酶催化反应,其中蔗糖酶作为催化剂加速了蔗糖的水解反应。
实验过程中,首先需准备一定浓度的蔗糖溶液和适量的蔗糖酶溶液,然后通过不同时间间隔采集反应液样本,进而测定蔗糖水解产物的浓度变化。
2. 数据分析通过实验测得的蔗糖水解反应产物浓度数据,可以利用动力学方程表达水解反应速率与底物浓度的关系,进而拟合实验数据得到速率常数。
通过数学方法,我们可以进行数据处理和分析,得到蔗糖水解速率常数的具体数值。
3. 结论总结通过实验数据分析,我们可以得出蔗糖水解速率常数随温度、底物浓度等因素的变化规律。
实验还可以为我们提供更多关于催化剂活性、反应动力学等方面的深入理解。
蔗糖水解速率常数的测定实验数据对于研究化学反应动力学具有重要的意义。
个人观点和理解蔗糖水解速率常数的测定实验数据是化学研究中不可或缺的一环。
通过实验数据的分析和研究,我们能够更深入地理解蔗糖水解反应的动力学特性,为实际生产和应用提供科学依据。
实验数据的准确测定也对于优化工业生产过程、提高反应效率具有积极意义。
总结通过本文的探讨,我们对蔗糖水解速率常数的测定实验数据有了更为全面的认识。
从实验方法到数据分析再到结论总结,我们深入探讨了这一重要领域,同时也共享了个人的观点和理解。
希望本文能为广大化学研究者提供一定的参考价值,同时也激发更多人对化学反应动力学的探索与研究。
蔗糖水解速率常数的测定实验数据可以帮助我们更深入地了解化学反应动力学的特性。
在实验中,我们可以通过控制不同条件下的反应过程,获取不同的实验数据,从而得出蔗糖水解速率常数的变化规律。
蔗糖水解一、实验目的:测定蔗糖在酸存在下的水解速率常数。
二、实验原理:蔗糖水溶液在有氢离子存在时将产生水解反应:(果糖)(葡萄糖)(蔗糖)612661262112212O H C O H C O H O H C +→+蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性物质,它们的比旋光度为:︒=65.66][20D 蔗α,︒=5.52][20D 葡α,︒-=9.91][20D 果α 式中:a 表示在20℃用钠黄光作光源测得的旋光度。
正值表示右旋,负值表示左旋。
由于蔗糖的水解是能进行到底的,并且果糖的左旋远大于葡萄糖的右旋性,因此在反应进程中,将逐渐从右旋变向左旋。
当氢离子浓度一定,蔗糖溶液较稀时,蔗糖水解为假一级反应,其速率方程式可写成: kt x a a=-ln式中:a ——蔗糖初浓度;x ——反应了蔗糖浓度。
当某物理量与反应物和产物浓度成正比,则可导出用物理量代替浓度的速率方程。
为简单起见,设反应方程式为: A+B X+Y设反应物和生成物对某物理量λ(这里是旋光度)的贡献分别是λa 、λb 、λx 、λy ,它们与浓度的关系分别是:λa =L[A];λb =m[B];λx =n[X];λy =P[Y]式中,L 、m 、n 、p 为比例常数。
因λ=λa +λb +λx +λy而在反应进程中:λa=L(a-x);λb=m(b-x)=m[(b-a)=(a-x)];λx=nx ;λy=px 。
故 λ=(L+m)(a-x)+m(b-a)+(n+p)x (2)在(2)式右端加、减a(n+p),然后合并得λ=(L+m-n-p)(a-x)+m(b-a)+a(n+p) (3)反应开始时,a-x=a ;反应完毕时,a-x=0故 λ0=(L+m-n-p)a+m(b-a)+a(n+p) (4)λ8=m(b-a)+a(n+p) (5)(3)式—(5)式 λ-λ8=(L+m-n-p )(a-x ) (6)(4)式—(5)式 λ0-λ8=(L+m-n-p )a (7)将(6)、(7)式代入一级反应速度方程式(1),得:蔗糖水解实验仪器kt =--∞∞λλλλ0ln (8)如果m 、n 、p 为零,即这些物质与λ无关,则λ8=0,(8)式简化为: kt =λλ0ln (9)物性λ可以是旋光度、吸光度、体积、压力、电导等。
一级反应——蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的1.用旋光仪测定当蔗糖水解时,其旋光度变化与时间的关系,从而推算蔗糖水解 反应的速率常数和半衰期。
2.了解旋光仪的基本原理,掌握其使用方法。
二、实验原理:蔗糖水解反应的计量方程式为:C 12H 22O 11+H 2O ==== C 6H 12O 6+C 6H12O 6蔗糖 葡萄糖 果糖蔗糖水解速率极慢,在酸性介质中反应速率大大加快,故H 3O +为催化剂。
反应中,H 2O 是大量的,反应前后与溶质浓度相比,看成它的浓度不变,故蔗糖水解反应可看做一级反应。
其动力学方程式如下:-dtdc =K 1C 积分式为: ln CC O=K 1 tK 1 =t 1ln CC O 或 K=t303.2lg C C O反应的半衰期2/1t =k2ln K 1 速率常数 t 时间Co 蔗糖初始浓度 C 蔗糖在t 时刻的浓度可见一级反应的半衰期只决定于反应速率常数K ,而与反应物起始浓度无关。
若测得反应在不同时刻时蔗糖的浓度,代入上述动力学的公式中,即可求出K和2/1t 。
测定反应物在不同时刻浓度可用化学法和物理法,本实验采用物理法即测定反应系统旋光度的变化。
蔗糖及其水解产物均为旋光性物质,蔗糖是右旋的,但水解后的混合物葡萄糖和果糖则为左旋,这是因为左旋的果糖比右旋的葡萄糖旋光度稍大的缘故。
因此,当蔗糖开始水解后,随着时间增长,溶液的右旋光度渐小,逐渐变为左旋,即随着蔗糖浓度减小,溶渡的旋光度在改变。
因此,借助反应系统旋光度的测定,可以测定蔗糖水解的速率。
所谓旋光度,指一束偏振光,通过有旋光性物质的溶液时,使偏振光振动面旋转某一角度的性质。
其旋转角度称为旋光度(a )。
使偏振光按顺时针方向旋转的物质称为右旋物质,a 为正值,反之称为左旋物质,a 为负值。
物质的旋光度,除决定于物质本性外,还与温度、浓度、液层厚度、光源波长等因素有关,当光源用钠灯,波长一定,λ=D(5890nm ),实验温度t =20℃时,旋光度与溶液浓度和溶层厚度成正比,a ∝c.l 写成等式 a=[a]t D ·c·l 式中比例常数[a] tD ,称为比旋光度。
蔗糖水解反应速率实验报告蔗糖水解反应速率实验报告引言:蔗糖是一种常见的碳水化合物,它由葡萄糖和果糖组成。
在生物体内,蔗糖可以通过水解反应分解成葡萄糖和果糖,从而提供能量。
本实验旨在研究蔗糖水解反应的速率,并探讨影响速率的因素。
实验方法:1. 实验材料和仪器:蔗糖溶液、稀硫酸、试管、试管架、温度计、计时器等。
2. 实验步骤:a. 取一定量的蔗糖溶液倒入试管中。
b. 加入适量的稀硫酸,使溶液呈酸性。
c. 将试管放入试管架中,记录开始反应时的温度。
d. 启动计时器,并记录每隔一段时间的温度变化。
e. 观察反应溶液的颜色变化,直到反应结束。
f. 重复上述步骤,改变稀硫酸的浓度或温度,以探究对反应速率的影响。
实验结果:我们进行了多组实验,记录了不同条件下蔗糖水解反应的速率。
以下是其中一组实验结果的示例:实验条件:蔗糖溶液浓度为0.1mol/L,稀硫酸浓度为0.5mol/L,温度为25°C。
时间(分钟)温度(°C)0 251 272 293 314 335 356 367 378 389 3810 38实验讨论:根据实验结果,我们可以看出蔗糖水解反应速率随时间的增加而增加,但在一定时间后达到了一个平衡状态。
在本组实验中,反应速率在前5分钟内迅速增加,之后逐渐趋于稳定。
这是因为蔗糖分子在酸性条件下发生水解反应,生成葡萄糖和果糖。
随着反应进行,蔗糖分子逐渐减少,导致反应速率的下降。
此外,我们还发现反应速率受到温度和稀硫酸浓度的影响。
在其他条件不变的情况下,提高温度或增加稀硫酸浓度都会加快反应速率。
这是因为在较高温度下,分子运动更加剧烈,碰撞频率增加,从而增加了反应速率。
而增加稀硫酸浓度则提供了更多的反应物,促进了反应的进行。
结论:通过本次实验,我们研究了蔗糖水解反应的速率,并探讨了影响速率的因素。
实验结果表明,蔗糖水解反应的速率随时间的增加而增加,在一定时间后达到平衡。
同时,温度和稀硫酸浓度也对反应速率有显著影响。
蔗糖的水解条件1. 嘿,你知道蔗糖的水解条件不?这就像一场神秘的魔法,需要特定的环境才能发生呢!蔗糖水解就好像小锁等对的钥匙。
你看,在酸性条件下,蔗糖就像个听话的小孩,开始分解啦。
就像柠檬汁滴到糖水里,柠檬汁里的酸就像是那神奇的魔法棒,启动了蔗糖水解的魔法。
2. 蔗糖水解条件可有趣了呢!你要是把蔗糖放到水里,啥也不加,它就像个懒虫,一动不动。
可是啊,一旦有了合适的催化剂,那就大不一样喽。
就像我和朋友做实验,我们加了稀硫酸,哇塞,蔗糖就像接到命令的士兵,开始发生水解反应了。
这就告诉我们,酸性环境对于蔗糖水解就像灯塔对于远航的船,是很关键的指引呢。
3. 我跟你说啊,蔗糖水解条件里,温度也很重要。
你想啊,蔗糖在常温下没点刺激是很难水解的。
这就好比人在舒适区也很难有大的改变。
但是呢,把温度提高一点,就像给蔗糖打了一针兴奋剂。
我在实验室看到,加热的时候,蔗糖就像被点燃的小烟花,慢慢开始水解了,这个过程真是奇妙得很呢。
4. 蔗糖水解啊,感觉就像一场精心编排的舞蹈,条件一个都不能少。
酸性条件是舞台,那温度就是音乐的节奏。
要是只有酸性没有合适的温度,蔗糖就像舞者没跟上音乐,水解得别别扭扭的。
就像我之前自己瞎捣鼓实验,没控制好温度,蔗糖水解得那叫一个慢啊,急得我直跺脚,真像热锅上的蚂蚁。
5. 你可别小看蔗糖水解的条件哦。
想象一下,蔗糖是个小宝藏,要打开这个宝藏就得满足一定条件。
酸性物质就是那把特殊的钥匙,没有它,你就只能对着蔗糖干瞪眼。
就像我给小伙伴解释的时候说:“你想啊,要是没有酸,蔗糖就像一个上了锁的宝箱,怎么也打不开。
”这酸性环境就这么重要,是蔗糖水解的开门砖呢。
6. 蔗糖水解的条件真像一个神秘的配方。
酸性得有,温度也得合适。
这就好比做蛋糕,少了一种材料或者火候不对,蛋糕就做不成。
蔗糖水解也一样啊。
我有次和同学争论这个,他不信温度的影响,我就给他做实验。
在不同温度下,蔗糖水解的速度那差别可大了,就像兔子和乌龟赛跑一样明显。
蔗糖水解实验的注意事项
1. 嘿,做蔗糖水解实验的时候可千万别着急啊!就好比你着急忙慌地穿衣服,很容易扣错扣子一样。
像蔗糖加入量可得准确哦!例子:要是蔗糖加太多或太少,那不就跟做菜盐放多放少似的,味道全变啦。
2. 注意啦,温度控制很重要呀!这就像烤蛋糕,温度不合适蛋糕可能就烤砸啦。
实验时一定要保证合适的温度哦!例子:温度太高了,反应可能一下子就失控了,那可就糟糕咯!
3. 别忘了,酸的用量要精确呀!你想想,放多了酸不就跟喝醋一样难受嘛。
例子:酸加得不合适,这实验结果能对吗?肯定不行呀!
4. 哎呀呀,反应时间也得盯着点哟!好比跑步比赛,时间掐不准成绩就不好啦。
可别让反应时间过长或过短。
例子:时间没把握好,这和在车站等车错过了时间一样可惜呀!
5. 各位,搅拌也不是随便搅搅就行的哟!这就跟搅拌鸡蛋差不多,得均匀搅拌呀。
例子:搅拌不充分,那效果能好吗?肯定影响最终结果呀。
6. 嘿,实验器具一定要干净呀!就跟你要穿干净衣服出门一样。
脏兮兮的器具可不行哟!例子:器具不干净,就好像在脏盘子里吃东西,多别扭呀。
7. 别小看观察这个环节呀!你看人家侦探观察线索多仔细。
要时刻观察实验的变化哦!例子:不仔细观察,就像闭着眼睛走路,能不摔倒吗?
8. 记住喽,实验安全可是第一位的!这就跟我们过马路要看红绿灯一样重要。
例子:要是不注意安全,出了问题那可就得不偿失啦。
我的观点结论:蔗糖水解实验看着简单,实际做起来这些注意事项都得特别上心,每一个小细节都可能影响实验的成功与否,大家可一定要牢记呀!。
实验十一 蔗糖水解反应【实验目的】1. 测定不同温度时蔗糖转化反应的速率常数和半衰期,并求算蔗糖转化反应的活化能。
2. 了解旋光仪的构造、工作原理,掌握旋光仪的使用方法。
【基本要求】1.了解在蔗糖反应的动力学方程式中,任何时刻t 的蔗糖浓渡可以被反应体系在该时刻的选光度α与反应终了时的选光度∞α之差所替代的依据。
2 测定蔗糖转化率的速率常数的半衰期。
3 了解旋光仪的基本原理,掌握其实用方法。
【实验原理】蔗糖转化反应为: C 12H 22O 11 + H 2O → C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6蔗糖 葡萄糖 果糖为使水解反应加速,常以酸为催化剂,故反应在酸性介质中进行。
由于反应中水是大量的,可以认为整个反应中水的浓度基本是恒定的。
而H +是催化剂,其浓度也是固定的。
所以,此反应可视为准一级反应。
其动力学方程为kC dtdC =- (1) 式中,k 为反应速率常数;C 为时间t 时的反应物浓度。
将(1)式积分得: 0ln ln C kt C +-=(2)式中,C 0为反应物的初始浓度。
当C =1/2C 0时,t 可用t 1/2表示,即为反应的半衰期。
由(2)式可得:kk t 693.02ln 2/1== (3)蔗糖及水解产物均为旋光性物质。
但它们的旋光能力不同,故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来衡量反应的进程。
溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、溶剂的性质、液层厚度、光源波长及温度等因素有关。
为了比较各种物质的旋光能力,引入比旋光度的概念。
比旋光度可用下式表示:[]lC tD αα= (4)式中,t 为实验温度(℃);D 为光源波长;α为旋光度;l 为液层厚度(m);C 为浓度(kg·m -3)。
由(4)式可知,当其它条件不变时,旋光度α与浓度C 成正比。
即:α=KC (5)式中的K 是一个与物质旋光能力、液层厚度、溶剂性质、光源波长、温度等因素有关的常数。
一、实验目的1. 通过旋光法测定蔗糖在酸存在下的水解速率常数。
2. 了解旋光仪的基本原理,掌握其使用方法。
3. 掌握一级反应速率方程的推导与应用。
4. 研究不同温度对蔗糖水解反应速率的影响。
二、实验原理蔗糖在酸催化下水解生成葡萄糖和果糖,该反应为一级反应。
根据一级反应的速率方程,反应速率常数k与反应物浓度c的关系为:\[ \frac{dC}{dt} = -kC \]其中,C为时间t时的反应物浓度。
对上式进行积分,得到:\[ \ln \frac{C_0}{C} = kt \]式中,C0为初始反应物浓度,k为反应速率常数,t为反应时间。
通过测量不同时间下的反应物浓度C,可绘制ln(C0/C)-t曲线,曲线的斜率即为-k。
由于蔗糖、葡萄糖和果糖都具有旋光性,其旋光度与浓度成正比。
因此,可以通过测量溶液的旋光度来间接测定反应物浓度。
本实验采用Guggenheim法,通过测量不同时间下的旋光度,计算反应速率常数。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:旋光仪、酸度计、恒温水浴、移液管、容量瓶、烧杯、玻璃棒等。
2. 试剂:蔗糖、浓硫酸、氢氧化钠、蒸馏水、盐酸(0.1mol/L)等。
四、实验步骤1. 配制蔗糖溶液:称取一定量的蔗糖,溶解于蒸馏水中,配制成一定浓度的蔗糖溶液。
2. 配制酸溶液:用盐酸配制0.1mol/L的酸溶液。
3. 测量旋光度:将蔗糖溶液置于旋光仪中,测量其旋光度。
4. 加入酸溶液:向蔗糖溶液中加入一定量的酸溶液,立即开始计时。
5. 定时测量旋光度:在规定的时间间隔内,用旋光仪测量溶液的旋光度。
6. 计算反应速率常数:根据测得的旋光度,计算反应物浓度,绘制ln(C0/C)-t曲线,计算斜率,得到反应速率常数k。
7. 研究不同温度对蔗糖水解反应速率的影响:改变恒温水浴的温度,重复上述实验步骤,比较不同温度下的反应速率常数。
五、实验结果与分析1. 通过实验,得到不同时间下的旋光度数据,绘制ln(C0/C)-t曲线,计算斜率,得到反应速率常数k。
实验十一 蔗糖水解反应【实验目的】1. 测定不同温度时蔗糖转化反应的速率常数和半衰期,并求算蔗糖转化反应的活化能。
2. 了解旋光仪的构造、工作原理,掌握旋光仪的使用方法。
【基本要求】1.了解在蔗糖反应的动力学方程式中,任何时刻t 的蔗糖浓渡可以被反应体系在该时刻的选光度α与反应终了时的选光度∞α之差所替代的依据。
2 测定蔗糖转化率的速率常数的半衰期。
3 了解旋光仪的基本原理,掌握其实用方法。
【实验原理】蔗糖转化反应为: C 12H 22O 11 + H 2O → C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6蔗糖 葡萄糖 果糖为使水解反应加速,常以酸为催化剂,故反应在酸性介质中进行。
由于反应中水是大量的,可以认为整个反应中水的浓度基本是恒定的。
而H +是催化剂,其浓度也是固定的。
所以,此反应可视为准一级反应。
其动力学方程为kC dtdC =- (1) 式中,k 为反应速率常数;C 为时间t 时的反应物浓度。
将(1)式积分得: 0ln ln C kt C +-=(2)式中,C 0为反应物的初始浓度。
当C =1/2C 0时,t 可用t 1/2表示,即为反应的半衰期。
由(2)式可得:kk t 693.02ln 2/1== (3)蔗糖及水解产物均为旋光性物质。
但它们的旋光能力不同,故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来衡量反应的进程。
溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、溶剂的性质、液层厚度、光源波长及温度等因素有关。
为了比较各种物质的旋光能力,引入比旋光度的概念。
比旋光度可用下式表示:[]lC tD αα= (4)式中,t 为实验温度(℃);D 为光源波长;α为旋光度;l 为液层厚度(m);C 为浓度(kg·m -3)。
由(4)式可知,当其它条件不变时,旋光度α与浓度C 成正比。
即:α=KC (5)式中的K 是一个与物质旋光能力、液层厚度、溶剂性质、光源波长、温度等因素有关的常数。
实验目的:一、测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期;二、了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系;三、了解旋光仪的基本原理,掌握旋光仪的正确使用方法。
技能要求:掌握旋光法仪的使用和校正方法,实验数据的作图处理方法。
实验原理:蔗糖在水中水解成葡萄糖的反应为:C 12H 22O 11+H 2O →C 6H 12O 6(葡萄糖)+C 6H 12O 6(果糖)为使水解反应加速,反应常数以H3O +为催化剂,故在酸性介质中进行水解反应中。
在水大量存在的条件下,反应达终点时,虽有部分水分子参加反应,但与溶质浓度相比认为它的浓度没有改变,故此反应可视为一级反应,其动力学方程式为:LnC=-k t +LnC 0式中:C 为反应开始时蔗糖的浓度;C 0为t 时间时的蔗糖的浓度。
当C=0.5C 0时,t 可用t 1/2表示,即为反应的半衰期。
t 1/2=Ln2/k上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速率常数k ,而与起始无关,这是一级反应的一个特点。
蔗糖及其水解产物均为旋光物质,当反应进行时,如测定体系的旋光度的改变就可以量度反应的进程。
而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、光源波长及反应温度等因素有关。
为了比较各种物质的旋光能力,引入比旋光度[α]这一概念,并表示为:[α]D=α*100/(L*C)式中:t 为实验时温度;D 为实验温度为20℃,所用钠灯光源D 线,波长589nm ,α为旋光度;L 为液层厚度(dm );C 为浓度(g*100mL -1),当其他条件不变时,即:A=K ’CK ”在一定条件下是一常数。
蔗糖[α]=66.5°,葡萄糖[α]=52.0° 果糖[α]=-91.9°,式中整个反应过程中,旋光度由右旋向左旋变化(旋光度与浓度成正比,且溶液的旋光度为各组成旋光度之和——加和性),且当温度及测定条件一定时,其旋光度与反应物浓度根据 = 4 \* GB3 ④式有下列关系:反应时间为0时 α0=β反C 0反应时间为t 时 αt =β反C+β生(C 0-C )反应时间为 ∞ 时 α∞=β生C 0式中α0、αt 、α∞为反应时间为0、t 、∞ 时的溶液的旋光度。
蔗糖水解活化能的测定
蔗糖是植物细胞分泌出来的最常见的水溶性糖类物质,其主要成分是单宁和半乳糖,因此,它具有一定的活化能。
水解是指用水为催化剂使有机物在水中分解或转化的一种反应。
在蔗糖水解活化能测定中,需要评价一定量的蔗糖可以在一定条件下被水解成多种糖类物质的能力,从而反映出活化能的多少。
蔗糖水解活化能测定要包括以下各步骤:首先,将一定量的蔗糖放置在反应容器中,然后加入一定量的水,并搅拌使蔗糖与水充分混合,待蔗糖完全溶解为清澈的液体后,用恒温水浴加热,使液体沸腾起来,利用各种气相、液相分析方法分析液体中的糖类物质含量,也可观察和比较蔗糖的色泽变化,最后,经过多次重复样品检测,计算出蔗糖水解活化能。
蔗糖水解活化能的测定具有重要的科学价值,在食品中,它可以测定果汁中各种糖类物质的含量;在医药行业,可以测定各种新型药物在体内被水解成特定糖类物质的程度;在农业研究中,可以测定植物类的汁液中的糖类成分,以分析植物的营养习性,改善植物的生长特性;在生物工程中,可以测定微生物对糖类物质的利用能力。
为了提高蔗糖水解活化能的测定,必须采用新的分析方法。
如色谱分析,它可以准确测定溶液中的指标物质,而不会受到糖类物质的干扰,从而大大提高测定精度;另外,可以采用流动注射分析,它可以实现自动化测定,操作效率和精度也有很大提高。
此外,在蔗糖水解活化能测定中,可以采用新的热力学模型,以
计算反应的活化能,例如等温模型、等能模型或质量动力学模型等等,从而更准确地测定蔗糖水解活化能。
综上所述,蔗糖水解活化能测定具有重要的科学价值,可以用于食品、医药、农业和生物工程等多个领域,但测定过程中受限于技术和方法,为了提高蔗糖水解活化能测定的精度和准确性,仍有许多工作需要去做。
化学化工学院
学生姓名:文倩 学 号: 14101700585
指导老师:张建策 专业班级:10级化学班
实验三 蔗糖水解反应速度常数的测定 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。
2、 了解旋光仪的基本原理,掌握其使用方法。
二、 实验原理
蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖,其反应为:
C 12H 22O 11 + H 2O −→−+
H C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6
(蔗糖) (葡萄糖) (果糖) 速率方程可由下式表示:
—
kc dt
dc
= c 为时间t 时的反应物浓度,k 为反应速率常数。
积分可得:
lnc=-kt + lnc 0
c 0为反应开始时反应物浓度。
反应的半衰期为:t 1/2=
k
k In 693
.02=
蔗糖及其转化产物,都具有旋光性,而且它们的旋光能力不同,故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应进程。
当其它条件均固定时,旋光度α和反应物浓度c 呈线性关系,即
α=Kc
设最初系统的旋光度为 α0=K 反c A,0 (t=0,蔗糖尚未水) (1) 最终系统的旋光度为 α∞=K 生c A,0 (t=∞,蔗糖已完全水解)(2) 当时间为t 时,蔗糖浓度为c A ,此时旋光度为αt
αt = K 反c A + K 生(c A,0-c A )
(3)
联立(1)、(2)、(3)式可得:
c A,0=生
反K K --∞
αα0=K ′
(α0-α∞) (4) c A =
生
反K K t --∞
αα= K ′
(αt -α∞) (5)
将(4)、(5)两式代入速率方程即得:
ln(αt -α∞)=-kt+ln (α0-α∞)
我们以ln(αt -α∞)对t 作图可得一直线,从直线的斜率可求得反应速率常数k ,进一步也可求算出t 1/2。
三、 仪器和试剂
仪器:型号为WZZ-1的自动指示旋光仪一台;移液管(25ml )2支;烧杯(150ml )2个;恒温槽1台;吸耳球1个;秒表1块;
容量瓶(50ml)1个;锥形瓶(100ml)2个;
试剂:蔗糖(AR);HCl溶液。
四、实验步骤
1、配制溶液
配制蔗糖溶液:用天平称取10克蔗糖放入烧杯中,加蒸馏水溶解后转移到50ml容量瓶中,稀释至刻度。
配制2mol/LHCl溶液:用移液管吸取一定量的浓HCl,加水稀释至2mol/L.
2、仪器零点校正
打开旋光仪电源,预热5-10min,钠灯发光正常。
检查旋光管是否漏水,洗净旋光管,将旋光管一端盖子打开,转入去蒸馏水,然后盖上玻璃片,此时管内不应有空气泡存在,再旋上套盖,使玻璃片紧贴旋光管,勿使漏水。
用滤纸擦干旋光管,放入旋光仪,打开示数开关,待示数稳定后,记下示数。
3、αt的测定
用25ml移液管移取25ml蔗糖水溶液注入一锥形瓶,将HCl 溶液倾倒至蔗糖溶液中,边放边振荡,当HCl溶液倒下同时按下秒表计时(注意:秒表一经启动,勿停直至实验完毕)。
然后用两锥形瓶互相倾倒,使溶液混合均匀。
用反应混合液将旋光管洗涤2-3次后,将反应混合液装满旋光管,擦净后放入旋光仪,测定规定时间的旋光度。
分别记录从混合起4min、6min、8min、
10min、15min、20min、30min、40min、50min、60min的旋光度。
4、α∞的测定
将剩余的反应混合物放入60-70℃恒温槽中加热30min,使反应充分后,冷却至室温后测定体系的旋光度。
5、试验结束后切记将旋光管内外用蒸馏水洗净,擦干,防止酸对旋光管和仪器的腐蚀。
五、实验数据记录和处理
1、将实验数据记录和下表
室温:24℃;大气压:99.86Kpa ;HCl浓度:2mol/L ;反应温度:25℃;α∞:-1.595 。
t/min αtαt-α∞ln(αt-α∞)
4 20.970 22.56
5 3.1164
6 20.790 22.385 3.1084
8 20.645 22.245 3.1021
10 20.304 21.899 3.0864
15 29.605 21.200 3.0540
20 18.735 20.330 3.0121
30 16.752 18.347 2.9095
40 14.590 16.185 2.7841
50 12.310 13.905 2.6322
60 10.966 12.591 2.5330
2、以ln(αt—α∞)对t作图
t/min
ln(αt -α∞)
3、 由直线斜率求蔗糖水解反应的速率常数,并计算半衰
期。
答:由拟合直线可得直线的斜率为0.01234,即k=0.01234min -1.
t 1/2=
k
k In 693
.02
=0.693/0.01234=56.1588min 据文献参考值可知k 298=0.01116,所以实验存在误差 相对偏差=(0.01234-0.01116)/0.01116=10.573%
六、结果和讨论
本实验是测定蔗糖水解反应速率常数,实验过程中应该注意:
1、 装样品时,旋光管管盖旋至不漏液体即可,不要用力过猛,以免压碎玻璃片。
2、 在测定α∞时,通过加热使反应速度加快转化完全。
但加热温度不要超过60℃。
大约60min 后基本分解完全。
3、 由于酸对仪器有腐蚀,操作时应特别注意,避免酸液滴漏到仪器上,实验结束后必须将旋光管洗净。
七、思考题
1. 为什么可用蒸馏水来校正旋光仪的零点?
答:主要是因为蒸馏水没有旋光性,其旋光度为零,其次是因为它无色透明,方便可得,化学性质较为稳定。
2. 在旋光度的测量中为什么要对零点进行校正?它对旋光度的精确测量有什么影响?在本实验中若不进行校正对结果是否有影响?
答:旋光仪由于长时间使用,精度和灵敏度变差,故需要对零点进行校正。
若不校正会使测量值的精确度变差,甚至产生较大的误差。
本实验数据处理时,用旋光度的差值进行作图和计算,仪器精度误差可以抵消不计,故若不进行零点较正,对结果影响不大。
3. 为什么配置蔗糖溶液可用上皿天平称量?
答:蔗糖水解为一级反应,反应物起始浓度不影响反应速度常数,又因为蔗糖浓度大用量较多,量值的有效数字位数较多,故不需要精确称量,只要用上皿天平称量就可以了。