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蔗糖转化速率的测定
实验目的
1、测定蔗糖转化的反应速率和半衰期。 2、了解反应的反应物浓度和旋光度之间的关系。 3、了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的使用方法。 实验原理
在动力学中，确定反应速率的基础是反应开始后经过不同时间反应物浓度的变化。在实际过程中，随着反应物浓度在反应过程中的变化，导致某些物理量的变化。如果这些物理量是浓度的单值函数，又不受体系中其他物质的影响，通过测定某些物理量在反应过程中的变化，可简便迅速的达到测定反应速率的目的。
本实验利用旋光仪测定蔗糖转化率过程中，体系旋光度的变化来求得该反应的反应速率常数K及半衰期t1/2。
蔗糖转化反应为：
HC6H12O6?葡萄糖??C6H12O6?果糖? C12H22O11?蔗糖??H2O???? 这是个二级反应，在纯水中此反应速率很慢，需要催化。由于反应时水是大量存在的，尽管有部分的水分子参加了反应，但可近似认为整个反应过程中水的浓度是恒定的。而H+是催化剂，浓度不变。因此蔗糖转化反应可以看做准一级反应。一级反应的速率方程为： ?dCA?KCA （1） dt 式中：K为反应速率常数。 CA为时间t的反应物浓度。
将（1）式积分得：
0 ?nCA??Kt??nCA (2)
式中C0A为反应开始时蔗糖浓度。
0 当CA?CA时，t可用t1/2表示，即为半衰期
12 t1/2?0.693 K 蔗糖及其转化产物都含有不对称碳原子，它们都具有旋光性，但是它们的旋光能力不同，故可利用体系在反应过程中旋光度的变化来度量但应的进程。
测量物质所用的仪器称为旋光仪。当其他条件固定时，旋光度α与反应物浓度C呈线性关系：α=KC
式中比例常数K与物质的旋光能力，溶剂性质，样品管长度，温度等有关。
物质的旋光能力用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示： ???20D??LC
式中20为实验温度20℃，D是指所用钠光灯光源波长589微毫米；α为测得的旋光度，C为浓度（m克/100ml），L为液层厚度（10cm）。 作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度为66.6°；生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度为52.5°；果糖为左旋性物质，比旋光度为91.9°。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈左旋性质，因此随着反应的进行，体系的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，体系的旋光度恰好为零，而后就变成左旋至蔗糖完全转化，这是左旋角达最大值α∞。
设最初体系的旋光度为：
00??KC 反A （t→0,蔗糖尚未转化） （6）
最终体系的旋光度为：
0???K生CA （t→∞，蔗糖完全转化） （7）
t时刻体系的旋光度为：
0??KC?K(C t （8） A?CA）反A生 由（2）、（6）、（7）、（8）联立解得：
?Kt??g(?0??t) ?g（?t???)?2.030 由上式可知，若以?g(?t???)对t作图为一条直线，从直线的斜率可以求得反应速率常数K。 实验步骤
1、了解和熟悉旋光仪的构造和使用注意事项。
2、用蒸馏水校正仪器的零点：蒸馏水为非旋光物质，可以用它找出仪器的零点。校正时，先洗净样品管一端，加上盖子并向管内灌满蒸馏水，盖上玻片，管中不应有空气泡存在，加水时应使液体形成一凸出液面，然后盖上玻片，旋紧盖套，勿漏水，但旋紧盖套时不能用力过猛，以免玻璃片压碎。用滤纸将样品管擦干，再用擦镜纸将样品管两端的玻璃片擦净，将样品管放入旋光仪内。打开光源，调整目镜距使视野清晰，然后旋转检偏镜至观察到的三分或二分视野暗度相等为止，记下检偏镜的旋转角α，重复测量取平均值，此平均值即为零点。 3、配制溶液：用粗天平称取10g蔗糖溶于50mL蒸馏水中，若溶液不清，应过滤一次，另取4mol/dm3HCI备用，将上述两溶液至于
恒温槽中恒温备用。
4、蔗糖转化过程中旋光度αt的测定：
用移液管取25mL蔗糖溶液置于锥形瓶中，再用移液管取25mLHCL盐酸加入其中，迅速摇匀。当盐酸流入一半时开始计时，作为反应开始时间。立即用次混合液荡洗旋光管两次，然后将反应液充满旋光管，盖好玻璃及盖子，用滤纸擦镜纸擦干净旋光管，放入旋光仪内，测各个时间的旋光度。 5、α∞的测量：
反应完毕后，将样品管中的溶液与锥形瓶中剩余的反应液混合，置于50~60℃的水浴中温热30min，然后冷却至室温，测其旋光度α∞。
数据处理
表1，蒸馏水零点校正
序号 旋光度 1 2 3 4 平均 87.90 88.00 87.70 87.80 87.85 由表可知，该仪器的零点为
?零?87.85
表2，蔗糖转化过程中旋光度αt的测定
时间4.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 40.00 50.00 60.00 t/min αt(L) 101.90 101.60 98.95 98.15 95.90 94.15 93.22 91.05 89.90 88.40 αt(R) 101.95 101.60 99.10 98.10 96.00 94.25 93.30 91.20 90.00 88.60 αt 101.93 101.60 99.03 98.13 95.95 94.20 93.26 91.13 89.95 88.50 αt-α∞ 17.48 17.15 14.58 13.68 11.50 9.75 8.81 6.68 5.50 4.05 αt-α∞ 1.24 1.23 1.16 1.14 1.06 0.99 0.94 0.82 0.74 0.61