温州大学：材料工程实验教案（物理化学实验PPT）旋光法测定蔗糖的酸催化转化反应的速率常数

旋光法测定蔗糖的酸催化转化反应的速率常数

旋光法测定蔗糖的酸催化转化反 应的速率常数

实验目的*测定蔗糖转化反应的速率常数，*了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法

实验目的  测定蔗糖转化反应的速率常数。  了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正 确使用方法

实验原理蔗糖在酸性溶液中的转化反应为：H+C12H2O1i+H,0C,H1zO + C,H12O果糖葡萄糖蔗糖1.在纯水中反应速率极慢，通常需要在酸催化下进行2.反应速率与蔗糖、水和H+浓度相关。3.水是大量存在的，浓度可近似认为是恒定的：H+是催化剂，浓度不变。4.蔗糖水解反应为二级反应，但可近似看作一级反应

实验原理 蔗糖在酸性溶液中的转化反应为： 1. 在纯水中反应速率极慢，通常需要在酸催化下进行。 2. 反应速率与蔗糖、水和H+浓度相关。 3. 水是大量存在的，浓度可近似认为是恒定的；H+是催化剂，浓度 不变。 4. 蔗糖水解反应为二级反应，但可近似看作一级反应

实验原理反应速率方程可表示为：dckcdt积分后可得Inc= lnco - kt式中：c为反应时间为时蔗糖的浓度，Co为反应开始时的浓度，k为反应的速率常数

实验原理 反应速率方程可表示为： 积分后可得 式中：c为反应时间为t时蔗糖的浓度，c0为反应开始时的浓度，k 为反应的速率常数

实验原理*以1nc与t作图为一直线，根据直线的斜线可求得速率常数k。*蔗糖水解反应是在不断进行的，要快速实时直接地测定反应物的浓度非常困难。*与反应物和产物浓度有定量关系的某些物理量（如物质的旋光度）却能实时快速地测定，因此可通过物理量的测定来代替浓度的测量

实验原理  以1n c与t作图为一直线，根据直线的斜线可求得速率常数 k。  蔗糖水解反应是在不断进行的，要快速实时直接地测定反 应物的浓度非常困难。  与反应物和产物浓度有定量关系的某些物理量（如物质的 旋光度）却能实时快速地测定，因此可通过物理量的测定 来代替浓度的测量

实验原理本反应中反应物及产物均具有旋光性，且旋光能力不同，右旋的蔗糖和葡萄糖以及左旋的果糖的比旋光度分别为66.6°，52.5°和-91.9°。随着反应的进行，系统的右旋角将不断减小，反应至某一瞬间，体系的旋光度可恰好为零，而后左旋角不断增大。当蔗糖水解完全时，左旋角到达极值。故可用系统反应过程中旋光度的变化来量度反应的进程

实验原理 本反应中反应物及产物均具有旋光性，且旋光能力不同， 右旋的蔗糖和葡萄糖以及左旋的果糖的比旋光度 分别为 66.6° ，52.5°和-91.9° 。 随着反应的进行，系统的右旋角将不断减小，反应至某 一瞬间，体系的旋光度可恰好为零，而后左旋角不断增大。 当蔗糖水解完全时，左旋角到达极值 。故可用系统反应 过程中旋光度的变化来量度反应的进程

实验原理旋光度的大小与溶液中所含旋光物质的旋光能力、溶剂性质、溶液的浓度及样品管长度、光源的波长及温度等均有关系。当溶剂、浓度、温度光源波长等其它条件固定时，旋光度与反应物浓度呈线性关系：α = βc

实验原理 旋光度的大小与溶液中所含旋光物质的旋光能力、溶 剂性质、溶液的浓度及样品管长度、光源的波长及温度等 均有关系。 当溶剂、浓度、温度光源波长等其它条件固定时，旋 光度与反应物浓度呈线性关系：

实验原理设系统最初的旋光度为α。，最后的旋光度为α，则α=β反℃。（t=0，蔗糖尚未转化）α。=β产c。（t=00，蔗糖全部转化）式中：β反、β产分别为反应物与生成物的比例常数；Co为反应物的初始浓度，亦即生成物的最后浓度

实验原理 设系统最初的旋光度为 ，最后的旋光度为 ，则 式中：： 、 分别为反应物与生成物的比例常数； c0为反应物的初始浓度，亦即生成物的最后浓度

实验原理当时间为t时，蔗糖的浓度为C，旋光度为α，，则α,=β反c+β(co-)由上三式联立可解得，α。-αβ(α-α.)Coβ版-β产α,-α= β (α, -α)C:β反-β产

实验原理 当时间为t时，蔗糖的浓度为c，旋光度为 ，则 由上三式联立可解得

实验原理将co和c带入式： ln c = ln Co-ktIn(α, -α)= -kt + In(α。-α.)以In(α,-α)～t作图，从直线斜率可以求得反应速率常数K

实验原理 将c0和c带入式： 以 作图，从直线斜率可以求得反应速 率常数k