蔗糖水解
实验十一--蔗糖水解反应
实验十一--蔗糖水解反应实验十一 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：[]lCt D 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。
糖水解实验报告
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。
实验十一蔗糖水解反应
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。
蔗糖水解
c0
0
K反
K生
＝K 0
（9）
c
ห้องสมุดไป่ตู้
t
K反
K生
＝K t
(10)
将（9）式、（10）式代入（2）式中即得
ln t k1t ln(0 )
（11）
显然，以 ln(t )对t作图，可得一直线，从直线
的斜率即可求出反应速率常数。
设体系最初的旋光度为：
0 K反c0 ( t=0,蔗糖尚未转化) （6） 体系最终的旋光度：
K生c0 (t＝ ,蔗糖已完全转化) （7）
当时间为t时刻时，蔗糖浓度为c，此时体系的 旋光度为 t ，即
t K反c K生 (c0 c)
（8）
将（6）、（7）、（8）式联立可解得：
校正时首先应将旋光管洗净然后再将旋光管的两端分别时首先应将旋光管洗净然后再将旋光管的两端分别加上玻璃窗片和橡皮垫圈最后将螺丝帽盖盖上使玻加上玻璃窗片和橡皮垫圈最后将螺丝帽盖盖上使玻璃片紧贴住样品管口从旋光管中部的开口处向管内灌璃片紧贴住样品管口从旋光管中部的开口处向管内灌满蒸馏水此时管中若有气泡存在则应尽量将气泡赶满蒸馏水此时管中若有气泡存在则应尽量将气泡赶至旋光管中部的开口处使旋光管中不存在气泡
力、溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度
等均有关系。当其它条件固定时，旋光度与反
应物浓度呈线性关系，即
Kc
（4）
为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光 度这一概念，比旋光度可表示为
t 100
D l cA
（5）
反应物蔗糖是右旋性物质，其比旋光度为 66.6°；生成物中的葡萄糖也是右旋性物质， 其比旋光度为52.5°，果糖是左旋性物质，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，所以生成物呈现左旋性 质。因此随着反应的不断进行，体系的右旋角 将不断减少，在反应进行到某一瞬间时，体系 的旋光度恰等于零，随后为左旋角逐渐增大， 直到蔗糖完全转化，体系的左旋角达到最大值。 由于反应是不断进行的，要快速分析反应物的 浓度很困难。因此，可以利用体系在反应过程 中旋光度的变化来度量反应进程。
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「与反应终了时的选光度之差所替代的依据。
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：C12H2O1 + H2O f C6H12Q + C6H2Q 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。
实验十蔗糖水解反应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『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dC ,厂kCdt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：InC - -kt In C0式中，G为反应物的初始浓度。
当C=1/2C o时，t可用t i/2表示，即为反应的半衰期。
由丄In 2 0.693T - ，，----------1/2 k k(2)式可得: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为了比较各种物质的旋光能力，弓I入比旋光度的概念。
比旋光度可用下式表示：式中，t为实验温度「C) ；D为光源波长；a为旋光度；I为液层厚度(m); C为浓3度(kg2m -)。
由(4)式可知，当其它条件不变时，旋光度a与浓度C成正比。
即：a = 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。
在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质，其比旋光度[a ] 20 =66.6。
产物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度[a ] 20=52.5 ° ；而产物中的果糖则是左旋性物质，其比旋光度[a ]20=-91.9。
蔗糖水解速率常数的测定
蔗糖水解速率常数的测定概述蔗糖（C12H22O11）是一种常见的天然糖，在生活中广泛存在于食品和饮料中。
蔗糖在人体内经过水解反应可分解成葡萄糖和果糖，进一步进行能量代谢。
测定蔗糖水解速率常数的方法，可以帮助我们了解蔗糖分解的速率规律，对于食品工业生产和代谢研究具有重要意义。
实验原理蔗糖的水解反应是一个酶催化的过程。
酶催化的反应速率可以用速率常数（k）来描述，蔗糖水解反应速率常数即反应速率与底物浓度的关系。
实验步骤1. 制备酶液1.将适量的酵母提取液溶解在含有适量蔗糖的磷酸盐缓冲液中；2.在4°C条件下冷藏24小时；3.蒸馏过滤酶液。
2. 制备底物溶液1.预先称取适量蔗糖；2.加入适量磷酸盐缓冲液溶解。
3. 反应进程的测定1.取1ml底物溶液和1ml酶液置于恒温搅拌的试管中；2.定时开始记录反应时间t，每隔一定时间取出一定量反应液；3.加入硫酸试剂停止反应，进行测定。
数据处理1. 计算蔗糖浓度由于蔗糖水解生成的产物为葡萄糖和果糖，通过测量这两种糖的含量，可以间接计算蔗糖浓度。
2. 绘制反应曲线根据所测定的实验数据，可以绘制反应曲线，用于分析蔗糖水解反应的速率变化趋势。
3. 计算速率常数根据反应曲线，可通过拟合方法计算蔗糖水解反应速率常数。
结果分析1. 反应速率与蔗糖浓度的关系通过实验数据计算得到反应速率和蔗糖浓度之间的关系，可以得到速率常数（k）的数值。
2. 反应速率与温度的关系同时进行不同温度下的蔗糖水解反应实验，根据实验数据可以分析反应速率与温度之间的关系。
3. 反应速率与酶浓度的关系调整酶液的浓度，进行蔗糖水解反应实验，分析反应速率与酶浓度之间的关系。
4. 其他因素的影响分析其他因素如pH值、底物浓度等对蔗糖水解速率常数的影响。
结论通过测定蔗糖水解速率常数的实验，可以得到蔗糖水解反应速率和蔗糖浓度、温度、酶浓度等因素之间的关系。
这些结果对于蔗糖的生产、应用以及代谢研究具有一定的指导意义。
蔗糖水解反应.ppt
1. 测定蔗糖转化反应的速率常数和半 衰期； 2. 了解旋光仪的基本原理,掌握旋光 仪的使用方法。
1
二、实验原理：
C12H22O11（蔗糖）+H2O →H+ C6H12O6 (葡萄糖)+ C6H12O6（果糖）
由于蔗糖液较稀，水是大量的，反应达终点时，
虽然有部分水分子参加了反应，但与溶质（蔗糖）浓
t
t∞
[
]
20 D
蔗糖 浓度c0
c 0 +66.6º 右旋
葡萄糖
0 c0－c
c0 +52.5º 右旋
果糖 体系旋光度
0 c0－c
c -91.9º
α0（正） αt
α∞（负）
左旋
3
反应时间为0 时旋光度 α0=K反c0 反应时间为t 时旋光度αt=K反c+K生（c0-c） 反应时间为 ∞ 时 旋光度 α∞=K生c0
11
联立以上三式可得：
ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞)
以 ln(αt-α∞) 对t 作图得一直线，由直
线斜率可求得反应速率常数k。
4
三、仪器和试剂
旋光仪
1台
超级恒温槽
1套
秒表
1个
移液管（25cm3 ）
2支
洗耳球
1个
洗瓶（250cm3 ）
1个
蔗糖（分析纯）
2.0mol·dm-3HCl放入旋光仪 中，测量不同水解时刻溶液旋光度at的值， 每隔2min读一次数，测定45min，或使旋 光度为负值为止。 5.旋光度a∞的测定
8
五、实验数据记录和处理
时间t/min 温度/℃
αt /(°)
一级反应----蔗糖水解
• 用移液管吸取25ml10％蔗糖溶液加入到5
0ml的磨口三角瓶中。
• 把剩余的水解反应液，放在电热恒 温水浴锅中，在60℃条件下恒温30 分钟，然后移到超级恒温器中恒温1 5分钟。 • 测定完全水解的旋光度的值即α∞。
实验数据记录
实验日期： ； 超级恒温器温度： ℃；旋光仪零点： 。 αt的测定：
时间(min)
旋光度αt
最终旋光度α∞=
。
数据处理
1.计算αt-α∞和ln(αt-α∞)；
思考题
1.在混合蔗糖溶液和盐酸溶液时，是将盐酸溶 液加到蔗糖溶液中，可否将蔗糖溶液加到盐酸 溶液中？为什么？ 2.若不用蒸馏水校正旋光仪的零点，是否会影响 实验结果的准确度？ 3.如何从实验结果，分析说明蔗糖水解反应为一 级反应？影响反应速率常数的因素有哪些？ 4.测定α∞时，蔗糖水解反应液恒温的温度不能 超过60℃。为什么？
反应速率常数：
K k
半衰期：
t1
2
ln 2 K
实验结果与讨论
⑴结果：实测值为Ｋ= ⑵计算实验偏差： ⑶分析产生偏差的原因： ⑷有何建议与想法？
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.样品管洗涤及装液时要保管好玻璃片和橡皮 垫圈，防止摔碎或丢失； 3.配制蔗糖溶液时要注意使蔗糖固体全部溶解， 并充分混均溶液； 4.测定α∞时，要注意被测样品在50~60℃条件 恒温50min后(但不能超过60℃，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。
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三、仪器与药品
手动旋光仪；电热水浴恒温锅；计时器； 150mL锥形瓶；25mL移液管； 150mL锥形瓶；25mL移液管； w（B）＝0．2蔗糖溶液；。（HCl）＝ ）＝0 蔗糖溶液；。（HCl）＝ 3mol· 3mol·L－１盐酸溶液。
旋光仪的基本结构
旋光仪光学系统 1—光源；2—透镜；3—起偏镜；4—石英片；5— 光源；2 透镜；3 起偏镜；4 石英片；5 光栏；6 旋光管；7 检偏镜；8 光栏；6—旋光管；7—检偏镜；8—目镜；
dc = kc dt
式中
k—反应速度常数； c—时间t时的反应物浓度。 时间t
二、实验原理
令反应开始时，即t 时蔗糖的浓度为c 令反应开始时，即t＝0时蔗糖的浓度为c0； 时间为t时，蔗糖浓度为c,对上式积分可得 时间为t时，蔗糖浓度为c,对上式积分可得
2 . 303 lg c0 c = kt
× t + lg c 0
四、实验步骤（手动旋管仪） 实验步骤（手动旋管仪）
1．旋光仪零点的寻找 接通旋光仪电源。将旋光管装满蒸馏水， 管内应无气泡，擦干旋光管，若两端玻璃 片不干净，用擦镜纸擦净，将旋光管放人 旋光仪，测定仪器零点。反复测定几次， 直到能熟练地找到等暗面，并会正确读数， 倒出旋光管中的蒸馏水。
四、实验步骤（手动旋管仪） 实验步骤（手动旋管仪）
或 若测得不同时间t时的c值，以lgc对 若测得不同时间t时的c值，以lgc对t作图， 可得一直线，由直线斜率可求得反应速度 常数k 常数k。
k lg c = − 2 . 303
二、实验原理
因为蔗糖、葡萄糖和果糖都是旋光性物质，所以 可用反应过程中溶液旋光角的变化来代替蔗糖浓 度的变化。在一定温度下，对于一定波长的光源 和一定长度的试样管，旋光性物质溶液的旋光角α 和一定长度的试样管，旋光性物质溶液的旋光角α 与溶液的浓度成正比： α＝hc 式中h 式中h为比例常数。对于由两种以上旋光性物质组 成的混合溶液，其旋光角则是各物质旋t=0时，蔗 在蔗糖水解反应中，当反应时间t=0时，蔗 糖的浓度为c ，所以反应溶液的旋光角α 糖的浓度为co，所以反应溶液的旋光角α0为： α0＝h蔗c0 当反应时间为t时，蔗糖浓度为c 当反应时间为t时，蔗糖浓度为c，而葡萄糖、 果糖的浓度都为（c 果糖的浓度都为（co－c），此时旋光角αt应 ），此时旋光角α 为 αt=h蔗c+h葡（c0－c) ＋h果(c0－c)
五、数据处理
（１）将实验数据和处理结果填入下表： 实验温度______________℃ 实验温度______________℃ 大气压 ----_______________Pa ----_______________Pa =__________ 时间t/minαtLg(αt－ 时间t/minαtLg(αt－α) (2)以1g(at一α∞)为纵坐标，t为横坐标作 (2)以1g(at一α∞)为纵坐标，t 图, 由所得的直线斜率计算反应速度常数k。 由所得的直线斜率计算反应速度常数k
二、实验原理
当t＝∞时，蔗糖已全部水解，此时反应液 的旋光角应为 α∞=h葡c0+h果c0 将上式联立可以解得：
c0 =
h蔗 − h葡 − h果
α0 − α∞
二、实验原理
将上式合并得
k lg(∂t − ∂∞ ) = − × t + lg(∂ 0 − ∂∞ ) 2.303
由式上式可知，若以对t 由式上式可知，若以对t作图为一直线，从直线斜率可求得反应 速度常数k 速度常数k： k＝－2．303 ×斜率 本实验用旋光仪来跟踪反应过程中的浓度变化，测定在不同 时间t时的旋光角、来求取反应速度常数k 时间t时的旋光角、来求取反应速度常数k。需要说明的是蔗糖和 葡萄糖都是右旋性物质，果糖是左旋性物质，而且果糖的左旋性 比葡萄糖的右旋性大，所以在反应过程中溶液由右旋性逐渐转变 为左旋性。
六、注意事项
１．实验前应了解旋光仪的原理和使用方法，参阅前述内 容。 2．旋光管管盖只要旋至不漏水即可，旋得过紧会压碎玻 璃片，或因玻片受力产生应力而致使有一定的假旋光，同 时装满液体的旋光管内不应有气泡存在。 ３．由于混合液的酸度很高，因此旋光管一定要擦净后才 能放人旋光仪内，以免管外粘附的混合液腐蚀旋光仪。 4．测定a∞时，水浴加热温度不可过高，否则会引起其他 ．测定a 副反应。加热过程中也应避免溶液蒸发影响浓度。 5．测定旋光角时，左旋用负号表示。在本实验中，反应 开始时α为正值，反应完毕后的α 开始时α为正值，反应完毕后的α∞为负值。 6．测定过程中，旋光仪调节好后，应先记录时间，再读 取旋光角数值。
2．水解反应溶液旋光角的测定 分别取25mLw（ ）＝0.2蔗糖溶液和25mLc 分别取25mLw（B）＝0.2蔗糖溶液和25mLc （HC1）3mo1/L HCl溶液于两个100mL锥形瓶中， HC1） HCl溶液于两个100mL锥形瓶中， 然后将HCl溶液倒入蔗糖溶液的锥形瓶中（两个 然后将HCl溶液倒入蔗糖溶液的锥形瓶中（两个 HCl 瓶来回倒几次，使HCl溶液和蔗糖混合均匀）。 瓶来回倒几次，使HCl溶液和蔗糖混合均匀）。 迅速用此混合液装满旋光管，并开始计时。用滤 纸擦净管外的溶液后，放人旋光仪中，读出第一 个旋光角数据即α 。（α 要求在溶液混合后3 个旋光角数据即α０。（α０要求在溶液混合后3一 5min内读出）。每隔10min测一次，共测lh。 5min内读出）。每隔10min测一次，共测lh。
四、实验步骤（手动旋管仪） 实验步骤（手动旋管仪）
3．α∞的测定 将装有剩余的反应溶液的100mL锥形瓶放 将装有剩余的反应溶液的100mL锥形瓶放 人５０℃ 60℃ 人５０℃～60℃的电热浴恒温锅中温热６ ０min，取出锥形瓶在恒定在实验温度后， min，取出锥形瓶在恒定在实验温度后， 将溶液装人旋光管测定其旋光角α 将溶液装人旋光管测定其旋光角α∞
七．思考题
1．在本实验中，若不对旋光仪作零点校正， 对求k 对求k有无影响？为什么？ 2．测定αt与α∞是否要用同一根旋光管？为 ．测定α 什么？
项目 蔗糖水解反应速度常数的 测定
一、目的要求
1．掌握测定蔗糖水解反应速度常数的 方法； 2．熟练掌握旋光仪的使用方法。
二、实验原理
蔗糖水溶液在氢离子催化作用下，水解反应成葡萄糖与果 糖： C12H12O11＋H2O H→C6H12O6＋C6H12O6 当蔗糖溶液浓度较稀时，由于水是大量存在的，尽管有少 量水分子参加反应，但反应前后水的浓度变化极小，可近 似认为反应过程中的水浓度是恒定的，作为催化剂的H+ 似认为反应过程中的水浓度是恒定的，作为催化剂的H+ 浓度也不变，因此蔗糖水解反应可看作为一级反应。其反 应速度方程为：