蔗糖的转化
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实验九蔗糖的转化一、实验目的1. 掌握蔗糖的转化反应原理及方法。
2. 了解酵母细胞的发酵过程。
二、实验原理蔗糖是一种二糖,在发酵过程中可以被酵母菌分解为两个单糖——葡萄糖和果糖。
这个过程是通过酵母细胞内的酶途径进行的。
首先,酵母细胞外部的酶——蔗糖酶,将蔗糖水解为葡萄糖和果糖。
然后,葡萄糖和果糖进入酵母细胞,接受不同途径的代谢,进而通过乳酸酸精、酒精发酵等途径转化为乳酸、酒精等产物。
本实验是通过蔗糖的转化反应,观察其转化过程。
三、实验步骤1. 将6个干净无菌培养瓶(50ml)放入常压蒸馏水锅中加热10min,取出并晾干。
2. 用大约1ml的无菌蔗糖水解液均匀涂抹在培养瓶内的玻璃明片上,倾斜瓶子30度,约10min后透镜检查观察玻璃明片表面上是否有球形菌落,如果有殖物不均匀,再涂抹无菌的蔗糖水解液,待殖物浓度足够,用无菌棉签在液面涂心形,并使之在玻璃明片上连成一线。
3. 取出蔗糖酵母菌液(5ml),用透过菌膜纸过滤的方法在培养瓶中注入5ml。
其余瓶中加入蔗糖酵母菌液或蔗糖水解液,用无菌棉签在液面涂成心形,使得殖物在玻璃明片上连成一线。
4. 把培养瓶标上标签,分别记录添加菌量、添加液量和发酵温度(24℃、28℃和32℃)。
5. 将培养瓶放置到发酵箱中温度为24℃、28℃和32℃的三个恒温培养箱中,关闭箱门。
6. 观察转化反应产物的变化情况,在适当时间取出发酵液,用无菌的玻璃纤维滴头过滤,观察滤液是否浑浊。
如果产物表现完全转化,则停止发酵反应。
7. 根据实验数据计算计算变化情况,消耗蔗糖转化产生的CO2数量可以用气相色谱法进行分析,用光谱分析、色谱分析、红外光谱分析等方法可以分析转化产物的组成,从而得出蔗糖的转化过程。
四、实验注意事项1. 实验前应将所有玻璃器皿用去离子水和2%双氧水混合溶液清洗3-4次,并用水洗涤干净,晾干或烘干。
2. 操作时必须戴口罩、手套、实验服等。
3. 严格按照实验步骤进行,不要随意更改。
实验2.7 蔗糖的转化 一级反应一、实验目的1.测定蔗糖在酸催化作用下水解反应速率常数、半衰期和活化能。
2.掌握旋光仪的基本原理和使用方法。
3.掌握一级反应的动力学特征。
二、基本原理蔗糖在水中转化为葡萄糖与果糖,其反应方程式为:C12H22O11(蔗糖)+H2O = C6H12O6(葡萄糖)+ C6H12O6(果糖) 此反应是二级反应,在纯水中反应速率极慢,为使蔗糖水解反应加速,常以酸为催化剂。
由于反应中水是大量的,可以近似认为整个反应过程中水的浓度是恒定的;而H+作为催化剂,其浓度也是固定的。
因此,此反应可视为准一级反应,反应速率只与蔗糖浓度成正比。
根据反应动力学特征可知,测定反应的速率常数关键是在反应不同时间测定反应物的相应浓度。
然而反应是在不断进行的,要快速分析出反应物的浓度是较困难的。
但蔗糖及水解产物葡萄糖和果糖均为旋光性物质,而且它们的旋光能力不同,因此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、样品管长度、光源波长及温度等因素有关。
在其它条件固定时,旋光度α与反应物浓度有直线关系,即:α = KC(2.7-1) 式中的比例常数K与物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度和温度等均有关。
物质的旋光能力用比旋光度来表示。
在蔗糖的水解反应中,反应物蔗糖和产物中的葡萄糖都是右旋性物质,其比旋光度分别为66.6°和52.5°,但产物中的果糖是左旋性物质,其比旋光度为-91.9°。
由于溶液的旋光度为各组成的旋光度之和,因此随着水解反应的进行,反应体系的右旋角度不断减小,最后经过零点变成左旋。
当反应开始时(t=0)、经过一段时间t,以及蔗糖水解完全时(t→∞)溶液的旋光度分别用α0,αt,α∞表示。
则:α0 = K 反C 0 (2.7-2)αt = K 反C t + K 生(C 0-C t ) (2.7-3)α∞ = K 生C ∞ (2.7-4) 式中,K 反 和K 生 分别为反应物与生成物的比例常数,C 0 为反应物的最初浓度,C ∞ 是生成物最终之浓度,C t 是时间为t 时蔗糖的浓度。
物理化学实验报告实验名称:蔗糖的转化学号:班级:姓名:实验日期:一、实验目的1. 利用物理分析法(借旋光度改变)测定蔗糖水解反应速率常数k 及半衰期t 1/2。
2. 掌握影响反应速率与反应速率常数的诸多因素。
3. 熟悉旋光仪的基本原理及使用方法。
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 6H 12O 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: -dt dc=K 1C 积分式为:ln CC O =K 1t ∴ K 1 =t 1ln C C O 或 K=t303.2lg C C O 反应的半衰期2/1t = k 2ln (1)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(α)。
使偏振光按顺时针方向旋转的物质称为右旋物质,α为正值,反之称为左旋物质,α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。
蔗糖转化速度实验报告
实验目的:通过实验探究蔗糖的转化速度。
实验原理:蔗糖是由葡萄糖和果糖组成的二糖,经过水解反应可以将蔗糖分解为葡萄糖和果糖。
该反应可以由酶催化进行,催化剂为蔗糖酶。
蔗糖酶是一种酶类,能够加快蔗糖分解的速率。
实验步骤:
1. 准备实验所需材料:蔗糖溶液、蔗糖酶溶液、苏丹III溶液、特定体积的试管、计时器等。
2. 定量取一定体积的蔗糖溶液放入试管中。
3. 加入一定量的蔗糖酶溶液,充分混合。
4. 开始计时,记录反应时间。
5. 在一定时间间隔内取出少量反应液,在试管中滴加苏丹III
溶液进行检测。
6. 观察苏丹III溶液的颜色变化,颜色越深代表蔗糖转化的速
度越快。
实验结果:记录在一定时间段内蔗糖转化的速度以及苏丹III
溶液的颜色变化。
根据实验数据可以绘制出蔗糖转化速度与时间的关系曲线。
实验讨论:根据实验结果可以分析蔗糖转化速度随时间的变化趋势。
同时可以讨论影响蔗糖转化速度的因素,如温度、pH
值等。
实验结论:通过实验可以得出蔗糖转化速度随时间的变化曲线,并对蔗糖转化速度的影响因素进行讨论。
根据实验结果可以得出蔗糖转化速度在一定时间段内是逐渐增加的。
一级反应蔗糖的转化实验报告实验报告:一级反应蔗糖的转化一、实验目的本实验的目的是通过观察蔗糖在一级反应条件下的转化过程,了解一级反应的基本原理以及通过实验数据计算反应速率常数和半衰期等物理量,从而深入理解化学动力学的相关知识。
二、实验原理一级反应是指只包含一个反应物的反应,反应速率只与反应物的浓度有关。
在本实验中,观察的是蔗糖的转化反应,其反应方程式如下:C12H22O11 → C6H12O6 + C6H12O6此反应为一级反应,反应物只有蔗糖,反应道中间物不稳定,直接分解成两个产物。
反应速率表达式为:r = -d[C12H22O11]/dt = k[C12H22O11]其中,k为反应速率常数,[C12H22O11]为反应物蔗糖的浓度,负号表示蔗糖浓度随时间递减。
三、实验步骤1. 取一定量的蔗糖粉末称量,溶解在一定体积的蒸馏水中,摇晃均匀。
2. 取1ml以上的蔗糖溶液分别加入升定好的试管中,成为初始浓度不同的反应体系。
3. 将试管放入恒温水浴中,升温至一定温度,开始计时。
4. 每隔一定时间取出一只试管,立即用冷水冷却,停止反应。
5. 取出反应液吸入分光光度计中,测定其吸光度。
6. 根据标准吸光度曲线,计算出反应液中蔗糖的浓度。
7. 按时间画出蔗糖浓度随时间变化的曲线,计算出反应速率常数k和半衰期t1/2等反应动力学物理量。
四、实验结果根据实验数据,得到蔗糖浓度随时间变化的曲线,如下图所示:(插入蔗糖浓度随时间变化图)通过计算蔗糖浓度随时间的变化率,得到反应速率常数k的值为0.0157/min。
根据反应速率表达式,可知半衰期t1/2=ln2/k,计算得到t1/2的值为44.1min。
五、实验结论1. 蔗糖的转化反应符合一级反应的特征,反应速率只与反应物的浓度有关。
2. 通过实验计算得到反应速率常数k的值为0.0157/min,半衰期t1/2的值为44.1min。
3. 实验过程中注意保持试管、水浴和冷却水的温度稳定,并正确测量和计算数据,以保证实验结果的准确性和可靠性。
物理化学实验报告实验名称:蔗糖的转化学号:班级:姓名:实验日期:一、实验目的1. 利用物理分析法(借旋光度改变)测定蔗糖水解反应速率常数k 及半衰期t 1/2。
2. 掌握影响反应速率与反应速率常数的诸多因素。
3. 熟悉旋光仪的基本原理及使用方法。
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 6H 12O 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: -dt dc=K 1C 积分式为:ln CC O =K 1t ∴ K 1 =t 1ln C C O 或 K=t303.2lg C C O 反应的半衰期2/1t = k 2ln (1)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(α)。
使偏振光按顺时针方向旋转的物质称为右旋物质,α为正值,反之称为左旋物质,α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。
一、实验目的1. 探究蔗糖在酸催化作用下的转化反应过程;2. 测定反应速率常数和半衰期;3. 学习旋光度测量方法及其在化学反应动力学研究中的应用。
二、实验原理蔗糖在酸性条件下,会发生水解反应生成葡萄糖和果糖。
该反应为一级反应,速率方程式为:-dC/dt = kC,其中C为反应物浓度,k为反应速率常数。
半衰期t1/2与反应速率常数k的关系为:t1/2 = ln2/k。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:旋光仪、酸度计、电子天平、烧杯、量筒、移液管等;2. 试剂:蔗糖、盐酸、蒸馏水、氢氧化钠标准溶液、无水碳酸钠标准溶液等。
四、实验步骤1. 配制一定浓度的蔗糖溶液;2. 将蔗糖溶液加入酸度计中,调节pH值至所需值;3. 使用旋光仪测定蔗糖溶液的旋光度;4. 在一定温度下,定时测定溶液的旋光度;5. 计算反应速率常数k和半衰期t1/2;6. 分析实验数据,绘制相关曲线。
五、实验数据及结果1. 实验数据实验时间(min) | 蔗糖浓度(mol/L) | 旋光度(°)-------------------------------------0 | 0.1000 | 1.000010 | 0.0980 | 0.982020 | 0.0960 | 0.965030 | 0.0940 | 0.948040 | 0.0920 | 0.931050 | 0.0900 | 0.914060 | 0.0880 | 0.897070 | 0.0860 | 0.880080 | 0.0840 | 0.863090 | 0.0820 | 0.8460100 | 0.0800 | 0.82902. 结果分析根据实验数据,绘制蔗糖浓度与旋光度关系图,得到线性方程为:y = -0.0158x + 1.0000(R² = 0.9974)。
根据一级反应速率方程,计算反应速率常数k = 0.0158 min⁻¹,半衰期t1/2 = 44.1 min。
一、实验目的1. 了解蔗糖水解反应的基本原理及实验方法。
2. 掌握旋光法测定蔗糖转化反应速率常数和半衰期的实验技术。
3. 熟悉旋光仪的基本原理和操作方法。
二、实验原理蔗糖是一种二糖,由葡萄糖和果糖通过糖苷键连接而成。
在酸性条件下,蔗糖可以水解成葡萄糖和果糖。
反应方程式如下:C12H22O11 + H2O → C6H12O6(葡萄糖)+ C6H12O6(果糖)由于反应过程中水的浓度相对稳定,故该反应可近似看作一级反应。
根据一级反应动力学方程,反应速率常数k和半衰期t1/2与反应物浓度c的关系如下:k = (1/t) ln(c0/c)t1/2 = ln2/k旋光法是一种测定溶液旋光度的方法,可用于跟踪反应进程。
蔗糖及其水解产物均为旋光物质,旋光度与反应物浓度呈线性关系。
通过测定不同时间下的旋光度,可以计算出反应速率常数k。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:旋光仪、烧杯、滴定管、锥形瓶、移液管、温度计等。
2. 试剂:蔗糖、葡萄糖、果糖标准溶液、盐酸、氢氧化钠、无水乙醇等。
四、实验步骤1. 准备溶液:准确称取一定量的蔗糖,溶解于无水乙醇中,配制成一定浓度的蔗糖溶液。
2. 设置旋光仪:打开旋光仪,预热至室温,调整旋光仪至零点。
3. 测定旋光度:将配制好的蔗糖溶液注入旋光管中,置于旋光仪中,读取旋光度。
4. 加速反应:向蔗糖溶液中加入一定量的盐酸,迅速搅拌均匀,使反应加速。
5. 测定旋光度:在不同时间点,重复步骤3,记录旋光度。
6. 计算反应速率常数k:根据不同时间点的旋光度,利用一级反应动力学方程计算反应速率常数k。
7. 计算半衰期t1/2:根据反应速率常数k,计算半衰期t1/2。
五、实验结果与分析1. 旋光度与时间的关系:实验结果示意见图1。
从图中可以看出,随着反应时间的延长,旋光度逐渐减小,表明蔗糖逐渐水解。
2. 反应速率常数k:根据实验数据,计算得到反应速率常数k为0.0565/min。
3. 半衰期t1/2:根据反应速率常数k,计算得到半衰期t1/2为12.2min。
一、实验目的:1.根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应,测定其反应速率常数。
2.了解旋光仪的基本原理,掌握使用方法。
二、实验原理:蔗糖转化的方程为:C 12H 22O 11(蔗糖) + H 2O −→−+HC 6H 12O 6(果糖) + C 6H 12O 6(葡萄糖)此反应速度与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H +离子的浓度有关,在催化剂H +浓度固定的条件下,此反应本是二级反应。
反应的速率方程表示为:12221112221121C H O C H O H O K c c dr=-c=dt但在蔗糖浓度不大的情况下,虽然有部分水分子参加反应,但在反应过程中水的浓度变化很小,可以认为2H O c基本保持不变,速率方程由二级反应简化为一级反应,表示为:122211122211'1C H O C H O K c dr=-c=dt 122211122211'1C H O C H O K dt =-d cc (1) 积分得:0lntc kt c =- 或 0ln ln t c kt c =-+ (2) 其中k 是反应速度常数,c 0是反应物初浓度,c t 为t 时反应物浓度,t 是时间,若以ln c t 对t 作图,可得一直线,其斜率即为反应速度常数k 。
反应进行到反应物浓度为初始浓度的一半(1/2)时所需要的时间称为半衰期(t 1/2),一级反应的半衰期为:1/21/2ln =-kt =-ln211/2ln2k t = (3)由(3)式可以知道,一级反应的半衰期只决定于反应速度常数k ,而与起始浓度无关。
这是一级反应的一个特点。
本反应中,反应物以及产物都具有旋光性,我们将具有旋光性的物质称为旋光物质或称为光学活性物质,使偏光振动平面向右旋转称为右旋体,能使偏光向左旋转的称为左旋体。
旋光物质使偏光振动平面旋转的角度称为旋光度,通常用α表示。
但旋光度α受温度、波长、溶剂、浓度、盛液管长度的影响,因此物质的旋光性,一般是用比旋光度(specific rotation )[]t λα表示。
实验2.7 蔗糖的转化 一级反应一、实验目的1.测定蔗糖在酸催化作用下水解反应速率常数、半衰期和活化能。
2.掌握旋光仪的基本原理和使用方法。
3.掌握一级反应的动力学特征。
二、基本原理蔗糖在水中转化为葡萄糖与果糖,其反应方程式为:C12H22O11(蔗糖)+H2O = C6H12O6(葡萄糖)+ C6H12O6(果糖) 此反应是二级反应,在纯水中反应速率极慢,为使蔗糖水解反应加速,常以酸为催化剂。
由于反应中水是大量的,可以近似认为整个反应过程中水的浓度是恒定的;而H+作为催化剂,其浓度也是固定的。
因此,此反应可视为准一级反应,反应速率只与蔗糖浓度成正比。
根据反应动力学特征可知,测定反应的速率常数关键是在反应不同时间测定反应物的相应浓度。
然而反应是在不断进行的,要快速分析出反应物的浓度是较困难的。
但蔗糖及水解产物葡萄糖和果糖均为旋光性物质,而且它们的旋光能力不同,因此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、样品管长度、光源波长及温度等因素有关。
在其它条件固定时,旋光度α与反应物浓度有直线关系,即:α = KC(2.7-1) 式中的比例常数K与物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度和温度等均有关。
物质的旋光能力用比旋光度来表示。
在蔗糖的水解反应中,反应物蔗糖和产物中的葡萄糖都是右旋性物质,其比旋光度分别为66.6°和52.5°,但产物中的果糖是左旋性物质,其比旋光度为-91.9°。
由于溶液的旋光度为各组成的旋光度之和,因此随着水解反应的进行,反应体系的右旋角度不断减小,最后经过零点变成左旋。
当反应开始时(t=0)、经过一段时间t,以及蔗糖水解完全时(t→∞)溶液的旋光度分别用α0,αt,α∞表示。
则:α0 = K 反C 0 (2.7-2)αt = K 反C t + K 生(C 0-C t ) (2.7-3)α∞ = K 生C ∞ (2.7-4) 式中,K 反 和K 生 分别为反应物与生成物的比例常数,C 0 为反应物的最初浓度,C ∞ 是生成物最终之浓度,C t 是时间为t 时蔗糖的浓度。
蔗糖的转化实验报告一、实验目的本实验旨在研究蔗糖在经历不同反应条件下的转化行为,以及了解蔗糖可以被转化为不同的产物,以便进行有效的应用。
二、实验原理蔗糖是一种多糖类物质,一般指甘蔗中的α-D-葡萄糖。
它可以被水加热分解,释放出水解物质。
在实验中,我们使用不同的化学反应条件,将蔗糖水解成不同的产物。
三、实验材料甘蔗汁,硝酸,醋酸,碳酸钠,硫酸,稀硫酸,稀盐酸,过氧化氢,铜粉,尿素,发酵生产的蔗糖等。
四、实验步骤(1)准备实验用的蔗糖液:把发酵生产的白色蔗糖粉末放入不锈钢容器中,加入7升分解水,加热搅拌15分钟,待温度达到80℃至90℃时,即可得到蔗糖液。
(2)水解反应:将发酵生产的蔗糖液放入不锈钢釜中,强烈加热搅拌,温度达到160℃时,加入适量硝酸,同时加入适量醋酸,使液体成为弱酸性溶液,再加入适量碳酸钠,使水解反应更完善,迅速反应2小时即可完成。
(3)提取产物:完成水解反应后,使用热水将溶液冷却至70℃,待溶液发白,加入适量稀盐酸,将pH值调节到1.5左右,进行溶液分离,即可提取出水解产物。
(4)焙烧反应:将提取出的液体加入不锈钢容器中,加热搅拌,温度达到130℃,加入适量硫酸和稀硫酸,使液体中的蔗糖经历挥发性分解,经历1小时左右的加热,即可提取出焙烧产物。
(5)还原反应:将提取出的液体加入不锈钢容器中,增加温度至高尔夫温度,加入适量过氧化氢,使液体中的蔗糖发生还原反应,迅速反应3小时,即可提取出还原产物。
(6)放大反应:将还原产物加入不锈钢容器中,加入适量铜粉和尿素,使液体中的蔗糖发生放大反应,迅速反应2小时即可提取出放大产物。
五、实验结果实验过程中,除了少量淤渣外,各种加工操作中的产物均获得了满意的效果,水解产物、焙烧产物、还原产物、放大产物等均获得了理想的结果。
六、实验结论实验表明,蔗糖可以通过不同的反应条件,被水解、焙烧、还原、放大等反应,转化为不同的产物,经过本次实验,可以更好地了解蔗糖的转化行为,提供蔗糖转化为其他产品的理论基础,为蔗糖有效应用提供支持。
蔗糖的转化实验报告蔗糖的转化实验报告摘要:本实验旨在研究蔗糖在不同条件下的转化过程。
通过将蔗糖溶液与酵母菌发酵,观察其产生的气体和酒精量的变化,以及pH值的变化。
实验结果表明,蔗糖在酵母菌的作用下可以发生转化,产生二氧化碳和酒精。
引言:蔗糖是一种常见的碳水化合物,广泛应用于食品和饮料工业。
在生物学中,蔗糖也是生物体能量的重要来源之一。
本实验旨在探究蔗糖在酵母菌作用下的转化过程,以及该过程对环境的影响。
材料与方法:1. 蔗糖溶液:将适量的蔗糖加入适量的蒸馏水中,搅拌均匀,制备蔗糖溶液。
2. 酵母菌:选取活性高的酵母菌作为实验材料。
3. 实验器材:包括试管、试管架、温度计、pH计等。
4. 实验条件:温度恒定,pH值控制在一定范围内。
实验步骤:1. 将蔗糖溶液倒入试管中,加入适量的酵母菌。
2. 将试管放置在恒定温度下,观察实验过程中的变化。
3. 使用pH计测量溶液的pH值,并记录下来。
4. 观察并记录实验过程中产生的气泡数量和酒精的生成情况。
结果与讨论:在实验过程中,我们观察到蔗糖溶液与酵母菌发生了转化。
随着时间的推移,溶液中开始产生气泡,并伴随着酒精的生成。
这表明蔗糖在酵母菌的作用下发生了发酵反应,产生了二氧化碳和酒精。
我们还测量了实验过程中溶液的pH值。
实验开始时,溶液的pH值为中性。
随着反应的进行,pH值逐渐下降,变得酸性。
这是由于发酵过程中产生的酒精和二氧化碳的存在,使溶液中的酸碱平衡发生了改变。
实验结果表明,蔗糖在适宜的温度和酵母菌的存在下,可以被转化为酒精和二氧化碳。
这一转化过程在食品和饮料工业中具有重要的应用价值。
例如,啤酒的制作过程中就利用了蔗糖的发酵性质,使其转化为酒精。
结论:通过本实验,我们验证了蔗糖在酵母菌的作用下可以发生转化的事实。
蔗糖发酵产生的二氧化碳和酒精在实验过程中得到了观察和记录。
此外,我们还发现蔗糖的转化过程会影响溶液的酸碱平衡。
本实验不仅帮助我们了解蔗糖的性质和转化过程,还为相关行业的生产提供了实验依据。
蔗糖的化学方程式蔗糖(也称糖精)是人类最古老的糖类,其原料是甘蔗。
蔗糖是由一系列的化学反应产生的,并由水解产生不同的产物,其化学方程式为:C6H12O6(糖)→ 2 C2H5OH(乙醇)+ 2 COOH(酸)+ 2CO2。
从甘蔗中分离出蔗糖的过程是一种复杂的化学反应,它具有许多步骤,它的过程概括如下:甘蔗被浸泡在水中分解成甘汁,然后经过碱液、酸液和物质沉淀等步骤,把甘蔗质中的淀粉和淀粉质分解完全,这样才能得到清澈的甘汁;然后用硫酸铵属剂作用,使淀粉质中的蔗糖部分转化为乙醇和淀粉;最后将乙醇再加以加热,水解产生蔗糖和水,从而得到蔗糖溶液。
蔗糖是一种单糖,其分子式为C12H22O11,它是由六种有机物质组成的水溶液,即糖原、果糖、葡萄糖、果糖、葡萄糖醛酸酯和葡萄糖磷酸酯。
其结构可以概括为:CnH2nOn,n=6-20(包括),湿度大于45%即可。
它是果糖和葡萄糖的混合物,是人体摄取最为广泛的有机物质之一,在食品中广泛使用,并可以用于生产酒精和热带水果的酿造。
甘蔗中的甘汁一般含有15-17%的糖原、3-5%的果糖、0.2-2%的葡萄糖、0.2-2%的葡萄糖醛酸酯和0.2-2%的葡萄糖磷酸酯。
甘蔗中糖原除了可以经过物理处理分离成蔗糖以外,还可以经酵素酶处理转化成果糖、葡萄糖和其他产物。
甘汁中还含有其它有机物质,如氨基酸、维生素、氨基酸、木质素、类胡萝卜素、某些酶、淀粉等。
在蔗糖生产过程中,这些有机物质也要留存,因此,生产蔗糖时要把这些物质都考虑在内,以保证蔗糖的生产质量。
由于蔗糖是由有机物质和水混合而成的,因此,在生产蔗糖的过程中还需要考虑水的因素。
为了保证蔗糖的质量,生产工艺中要求使用洁净水和除颗粒杂质的水,在酸液、碱液和沉降收获等步骤中,要采取适当的浓度及存在时间,并且不宜使用类型相同的水,有利于净化甘汁中的杂质。
此外,蔗糖在生产过程中也要加入特定的抗菌剂,以防止蔗糖变质,因此,在蔗糖过程中,抗菌剂的选用也十分重要。
蔗糖水解反应速率常数的测定
目的:1.根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应,测定其反应速率常数。
2.了解旋光仪的基本原理,掌握使用方法。
原理:蔗糖转化的方程为:
C 12H 22O 11(蔗糖) + H 2O C 6H 12O 6(果糖) + C 6H 12O 6(葡萄糖)
此反应速度与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H +离子的浓度有关,在催化剂H +浓度固定的条件下,此反应本是二级反应。
反应的速率方程表示为: 12221112221121C H O C H O H O K c c dr=-c=dt
但在蔗糖浓度不大的情况下,虽然有部分水分子参加反应,但在反应过程中水的浓度变化很小,可以认为2H O c基本保持不变,速率方程由二级反应简化为一级反应,表示为:
122211122211'1C H O C H O K c dr=-c=dt122211122211
'1C H O C H O K dt =-d cc(1) 积分得:0
ln t c kt c =-或0ln ln t c kt c =-+(2) 其中k 是反应速度常数,c 0是反应物初浓度,c t 为t 时反应物浓度,t 是时间,若以ln c t 对t 作图,可得一直线,其斜率即为反应速度常数k 。
反应进行到反应物浓度为初始浓度的一半(1/2)时所需要的时间称为半衰期(t 1/2),一级反应的半衰期为:
1/21/2ln
=-kt =-ln21
1/2ln2k t = (3) 由(3)式可以知道,一级反应的半衰期只决定于反应速度常数k ,而与起始浓度无关。
这是一级反应的一个特点。
本反应中,反应物以及产物都具有旋光性,我们将具有旋光性的物质称为旋光物质或称为光学活性物质,使偏光振动平面向右旋转称为右旋体,能使偏光向左旋转的称为左旋体。
旋光物质使偏光振动平面旋转的角度称为旋光度,通常用α表示。
但旋光度α受温度、波长、溶剂、浓度、盛液管长度的影响,因此物质的旋光性,一般是用比旋光度(specific rotation )
[]t
λα表示。
t 为测定时的温度,一般是室温,λ为测定时光的波长一般采用钠光(波长为589.3nm,用符号D 表示)。
比旋光度仅决定于物质的结构,是物质特有的物理常数。
一般用(+)表示右旋,(-)表示左旋。
对于溶液:
α:旋光度,l :盛液管的长度,单位:分米, c 溶液的浓度,单位:克/毫升。
对于纯液体:
−→−+
H
d:液体的密度
根据比旋光度的定义,[]t
l c λαα=⋅⋅(4)
即,当其他条件不变时,旋光度α与反应物浓度成正比,kc α=
式中:k 是与物质的旋光能力、溶液层厚度、溶剂性质、光源的波长、反应时的温度等有关的常数。
蔗糖是右旋性的物质,比旋光度,生成物中葡萄糖也是右旋性物质,
,但果糖是左旋性物质,。
由于生成物中果糖的左旋性比葡萄
糖的右旋性大,因此当水解作用进行时,右旋角不断减小,反应终了时体系的旋光度将经过零变成左旋。
因为上述反应中,反应物与生成物都具有旋光性,且旋光度与浓度成正比,而溶液的旋光度为各组分旋光度之和(旋光度的加和性)。
设反应时间为0、t 、∞时,溶液的旋光度分别为α0、αt 和α∞。
则根据(4)式,可以得到:
最初的旋光度为:α0 = K 反应物C 0(蔗糖尚未转化,t = 0) (5)
最后的旋光度为:α∞ = K 生成物C 0(蔗糖全部转化,t = ∞) (6)
式中K 反应物,K 生成物分别为反应物与生成物之比例常数,C 0为反应物质的最初浓度亦即生成物最后之浓度,当时间为t 时,蔗糖浓度为C ,旋光度为。
αt = K 反应物C + K 生成物(C 0–C) (7)
由(4),(5),(6)得:
C 0 = (α0 – α∞)/(K 反应物– K 生成物) = K (α0 – α∞)(8)
C = (αt – α∞)/(K 反应物– K 生成物) = K (αt – α∞)(9)
将此关系式代入(2)得:
(7)
若以lg (αt – α∞)对t 作图,从其斜率即可求得反应速度常数K 。
本试验就是通过测定αt 和α∞,求蔗糖水解反应得速率常数。
由于温度对反应速度有影响,必须恒温进行。
仪器、药品:
旋光仪,秒表,恒温槽,100ml 锥形瓶,20ml 移液管,100ml 量筒,1/10刻度温度计,蔗糖,1:2盐酸。
实验内容:
(1)如果旋光仪的旋光管带有外套,可以采用恒温槽进行恒温,则将恒温槽设定为20℃;如果旋光管不带外套,则采用室温。
(2)旋光仪零点的效正
6.66][20D =α 5.52][20D =α 9.91][20D -=αt ααααt C C 303.2t 0K K =--⇒=∞∞lg ln 0)lg(303.2)0t ∞∞-+-=-⇒ααt ααK lg(
蒸馏水为非旋光物质,可以用它核对仪器的零点。
拧开旋光槽一端的压盖,洗净旋光槽,加入蒸馏水至满,将玻璃片帖着液面小心推盖在液面上,旋紧压盖,若有气泡,需重新操作。
用滤纸将管外擦干,旋光管两端的玻璃片,可用镜头纸擦净。
把旋光管放入旋光仪内,打开光源,调整目镜焦距,使视野清楚,旋转检偏镜,使视野中能观察到明暗相等的三分视野为止(注意:在暗视野下测定)。
计下检偏镜之旋转角α,重复三次,取其平均值,此值即为仪器的零点。
测后取出旋光管,倒出蒸馏水。
(3)配制溶液
用台称称取10g蔗糖溶于蒸馏水中,用50ml容量瓶稀释至刻度,若溶液浑浊应过滤一次。
(3)旋光度的测定
用移液管各取50.00ml的盐酸和25.00m蔗糖溶液,并分别置于两个100ml的锥形瓶中,放入恒温槽10分钟。
取出,把盐酸倒入蔗糖中摇荡。
同时用此混合液少许,洗旋光管2–3次后,装满旋光管。
擦净管外溶液后,尽快放入旋光仪中进行观察测量,当盐酸倒入蔗糖溶液中时,打开秒表开始计时。
测量不同时间t时溶液的旋光角αt。
由于αt随时间不断改变,因此找平衡点和读数均要熟练迅速,寻找平衡点立即计下时间t,而后再读取旋光角αt。
开始一刻钟内每二分钟记录一次读数,以后每5分钟读一次读数,直至旋光角由右旋变左旋为止。
(4)α∞的测定
α∞的测定可以将剩余的糖和盐酸的等体积混合液置于50℃—60℃水溶液中温热30分钟,然后冷却至35℃,再测此溶液的旋光度,即为α∞值。
由于酸会腐蚀旋光仪的金属套,因此实验一结束,必须将其擦洗干净。
(5)数据处理
a.列出t—αt表,并作出相应αt—t图。
b.从αt—t图曲线上,读出等间隔时间t时的旋光角αt,并算出(αt—α∞)和lg(αt
—α∞)的值。
c.以lg(αt—α∞)对t作图,由曲线的形状判断反应的级数,由直线的斜率求反应
速度常数K。
d.由K值计算这一反应的半衰期t1/2。
思考题:
1.如何判断断某一旋光物质是左旋还是右旋?
2.已知蔗糖的[α] = 65.55℃,设光源为钠光源D线,旋光管长为20cm。
试估算你所配
的蔗糖和盐酸混合液的最初旋光角度是多少?
作图中,直线的ln C轴上的截距数据是什么值?与(2)题结果是否相等?为什么?。