旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
实验报告
院（系） 生化系 年级 10级 专业 化工 姓名 学号
课程名称 物化实验 实验日期 2012 年 9 月 9 日 实验地点 3栋 指导老师
一、实验目的：
1·测定蔗糖转化放映的速率常数k ，半衰期t1/2,和活化能Ea 。
2·了解反应的反应物溶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：
1、 蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖，器反应为： C 12H 22011+H 2O
C 6H 12O 6+C 6H 12O 6
（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 。
当c=0.5c 0时 T1/2=ln2/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：
kc dt dc =-kt c
c -=0
ln。
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、仪器与试剂：
WZZ-2B 型旋光仪 1台 501超级恒温水浴 1台 烧杯100ml 2个 移液管（25ml ） 2只 蔗糖溶液 （分析纯）（20.0g/100ml) Hcl 溶液（分析纯）（4.00mol/dm -3) 四、实验步骤： ①恒温准备：
②旋光仪调零： 1）、
2）、
5分钟稳定后
将4mol/L Hcl 和蔗糖50ml 分别
置于100ml 的烧杯中
调恒温水浴至45o
c
开启旋光仪
将光源调至交流（AC)
调开关至直流(DC)
c
βα=00c 反βα=）（生反c t -+=0c c ββα0c 生βα=∞)
ln()ln(0∞∞-+-=-ααααkt t )ln(∞-ααt 以洗净样品管 向管内装满蒸馏水，并盖上玻
璃片和套盖，不要有气泡
用滤纸擦干管外的水，放入旋光仪光路中
打开光源，调节目镜聚焦，使视野清晰 再旋转检偏镜至能观察到三分视野均匀但较暗为止
记下检偏镜的旋光度，重复测量数次，取其平均值即为零点
洗净样品管 向管内装满蒸馏水，盖上端盖，滤纸擦干
③测定a t ：
④测定a ∞：
⑤、依次关闭测量、光源、电源开关。
五、注意事项：
1、装上溶液后的样品管内不能有气泡产生，样品管要密封好，不要发生漏液现象；
2、配蔗糖溶液时要注意使蔗糖固体全部溶解，并充分混匀溶液；
3、样品管洗涤及装液时要保管好玻璃片橡皮垫圈，防止摔碎或丢失；
4、测定a ∞时，要注意被测样品在50~600c 条件下恒温50min 后（但不能超过600c,否则有副反应发生），移到超级恒温器中再恒温20min;
5、必须对旋光仪调零校正，若调不到零，需要进行数据校正。
六、数据处理：
按测量开关
将装有蒸馏水的旋光管放入样品室
盖好箱盖
稳定后清零
①中试样恒温20min 将Hcl 溶液倒入蔗糖溶液中 加入一半时开始计时，全部加入后摇匀
同时启动秒表
少量溶液荡洗旋光管
混合液装满旋光管
旋上端盖滤纸擦干放进旋光仪，盖箱盖
等约5秒读旋光度值
2min 后记第一组数据
在开始反应后每隔1min 记一次数据直到旋光度变到零度以下
剩余液放入50摄氏度水中加
将③中的剩余液加热30分钟后 取剩余少量反应液洗旋光管3次，在装满样品管测其旋光值
测三次取平均值
(1)、①超级恒温槽温度：45o c 旋光仪零点：0
时间（min） 1 2 3 4 5 a t8.054 6.589 5.321 4.842 3.260 a t-a∞11.526 10.061 8.793 8.314 6.732 ln（a t-a∞） 2.44 2.31 2.17 2.12 1.91 时间（min） 6 7 8 9 10 a t 2.452 1.716 1.074 0.508 0.012 a t-a∞ 5.924 5.188 4.546 3.98 3.464 ln（a t-a∞）1.78 1.65 1.51 1.38 1.25最终旋光度：a∞=-3.472
②ln（at-a∞）∽t图
由图可知直线斜率k1= -0.1337；
即反应速率常数K=0.1337
半衰期T1/2=ln2/K=5.1843min
（2）①超级恒温槽温度:35 o
c 旋光仪零点：0 时间（min ） 2
4 6
8 10
at 10.6 10.05 7 5.45 3 at-a ∞ 15.08 14.53 11.48 9.93 7.48 ln （at-a ∞）
2.71
2.68 2.44 2.3 2.01 时间（min ） 12
14
16
18
20 at 2.4 1.45 0.3 0.05 -0.45 at-a ∞
6.88
5.93
4.78
4.53
4.03
ln （at-a ∞ ）
1.93
1.78 1.57 1.51 1.39
最终旋光度： a ∞
=-4.4833
②ln （at-a ∞
）∽t 图
由图可知直线斜率k 2= -0.0798;
即反应速率常数K=0.0798 半衰期 t 1/2=ln2/K=8.686min
（3）由 12ln
k k =R E a (11T -2
1
T )得： Ea=42.146 kJ/mol 七、实验结果与讨论
(1)、实验结果：350C 下实测值K=0.0798即308K 时K=79.8×10-3min -1
T 1/2=8.686min;
450C 下实测值K=0.1337即318K 时K=13.37×10-3min -1
t 1/2=5.1843min ；
Ea=42.0243KJ/mol
文献值参考值：308.2K 时K=75.97×10-3min -1
318.2K 时K=17.455×10-3min -1
Ea=108KJ/mol
（2）、实验偏差：（42.0243－108）÷108×100％=-61.09％ （3）、产生偏差的原因可能如下： ①、实验仪器误差； ②、读数误差；
③、实验操作过程中温度对实验结果产生影响，使得活化能减小； ④、盐酸作为催化剂，对反应速率产生影响，从而影响反应速率常数； 八、实验思考题
1、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。
九、实验小结
本实验中温度对反应速率影响很大，所以在试验中用恒温水浴来控制温度。
实验时由于旋光管内存有少许气泡或者在以盐酸流出一半为反应计时时，由于无法准确判断所以导致反应时间存在误差。
实验测得的旋光度变化趋势是从大到小，最终出现负值，证明果糖的旋光度为负值，并在数值上大于葡萄糖的旋光度值。
而最终的旋光度没有表现出几乎不变的趋势，说明反应还没有达到极限，实验时间应该可以再适当地加长一点。
做完该实验，我了解了反应的反应物浓度与旋光度之间的关系，同时明白旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法。
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一、考试中途应饮葡萄糖水
大脑是记忆的场所，脑中有数亿个神经细胞在不停地进行着繁重的活动,大脑细胞活动需要大量能量。
科学研究证实,虽然大脑的重量只占人体重量的2%-3%,但大脑消耗的能量却占食物所产生的总能量的20%,它的能量来源靠葡萄糖氧化
过程产生。
据医学文献记载,一个健康的青少年学生30分钟用脑,血糖浓度在120毫克/100毫升,大脑反应快,记忆力强；90分钟用脑，血糖浓度降至80毫克/100毫升，大脑功能尚正常；连续120分钟用脑，血糖浓度降至60毫克/100毫升，大脑反应迟钝，思维能力较差。
我们中考、高考每一科考试时间都在2小时或2小时以上且用脑强度大，这样可引起低血糖并造成大脑疲劳，从而影响大脑的正常发挥，对考试成绩产生重大影响。
因此建议考生，在用脑60分钟时，开始补饮25%浓度的葡萄糖水100毫升左右，为一个高效果的考试加油。
二、考场记忆“短路”怎么办呢？
对于考生来说，掌握有效的应试技巧比再做题突击更为有效。
1.草稿纸也要逐题顺序写草稿要整洁，草稿纸使用要便于检查。
不要在一大张纸上乱写乱画，东写一些，西写一些。
打草稿也要像解题一样，一题一题顺着序号往下写。
最好在草稿纸题号前注上符号，以确定检查侧重点。
为了便于做完试卷后的复查，草稿纸一般可以折成4-8块的小方格，标注题号以便核查，保留清晰的分析和计算过程。
2.答题要按先易后难顺序不要考虑考试难度与结果，可以先用5分钟熟悉试卷，合理安排考试进度，先易后难，先熟后生，排除干扰。
考试中很可能遇到一些没有见过或复习过的难题，不要蒙了。
一般中考试卷的题型难度分布基本上是从易到难排列的，或者交替排列。
3.遇到容易试题不能浮躁遇到容易题，审题要细致。
圈点关键字词，边审题边画草图，明确解题思路。
有些考生一旦遇到容易的题目，便觉得心应手、兴奋异常，往往情绪激动，甚至得意忘形。
要避免急于求成、粗枝大叶，防止受熟题答案与解题过程的定式思维影响，避免漏题，错题，丢掉不该丢的分。
4. 答题不要犹豫不决选择题做出选择时要慎重，要关注题干中的否定用词，对比筛选四个选项的差异和联系，特别注意保留计算型选择题的解答过程。
当试题出现几种疑惑不决的答案时，考生一定要有主见，有自信心，即使不能确定答案，也不能长时间犹豫，浪费时间，最终也应把认为正确程度最高的答案写到试卷上，不要在答案处留白或开天窗。
5.试卷检查要细心有序应答要准确。
一般答题时，语言表达要尽量简明扼要，填涂答题纸绝不能错位。
答完试题，如果时间允许，一般都要进行试卷答题的复查。
复查要谨慎，可以利用逆向思维，反向推理论证，联系生活实际，评估结果的合理性，选择特殊取值，多次归纳总结。
另外，对不同题型可采用不同的检查方法。
选择题可采用例证法，举出一两例
来能分别证明其他选项不对便可安心。
对填空题，则一要检查审题;二要检查思路是否完整;三要检查数据代入是否正确;四要检查计算过程;五要看答案是否合题意;六要检查步骤是否齐全，符号是否规范。
还要复查一些客观题的答案有无遗漏，答案错位填涂，并复核你心存疑虑的项目。
若没有充分的理由，一般不要改变你依据第一感觉做出的选择。
6、万一记忆短路可慢呼吸考试中，有些考生因为怯场，导致无法集中精神，甚至大脑忽然一片空白，发生记忆堵塞。
此时不要紧张，不妨尝试如下方式：
首先是稳定心态，保持镇静，并注意调节自己的呼吸率。
先慢吸气，当对自己说放松时缓慢呼气，再考虑你正在努力回忆的问题，如果你仍不能回想起来，就暂时搁下这道题，开始选做其他会的试题，过段时间再回过头来做这道题。
第二，积极联想。
你不妨回忆老师在讲课时的情景或自己的复习笔记，并努力回忆与发生记忆堵塞问题有关的论据和概念，把回忆起的内容迅速记下来，然后，看能否从中挑出一些有用的材料或线索。
第三，进行一分钟自我暗示。
即根据自己的实际，选择能激励自己，使自己能心情平静和增强信心的话，在心中默念3至5遍。
比如：我已平静下来，我能够考好、我有信心，一定能考出理想的成绩等等。
第四，分析内容，查找相关要点。
借助试卷上其它试题，也许会给考生提供某些线索。
因此不要轻易放弃，查看试题中的相关要点，看看是否能给考生提供线索或启发。
