旋光法测定蔗糖转化反应.
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验六：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数⼀、实验⽬的：1、了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系；2、了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使⽤⽅法；3、测定蔗糖转化反应的平均活化能；⼆、实验原理：蔗糖在⽔中⽔解成葡萄糖的反应为：C12H22O11+H20→ C6H12O6+C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖为使⽔解反应加速，反应常以H3O +为催化剂，故在酸性介质中进⾏⽔解反应中。
在⽔⼤量存在的条件下，反应达终点时，虽有部分⽔分⼦参加反应，但与溶质浓度相⽐认为它的浓度没有改变，故此反应可视为⼀级反应，其动⼒学⽅程式为：lnC=-kt+lnC0式中：C0为反应开始时蔗糖的浓度；C为t时间时的蔗糖的浓度。
当C=0.5C0时，t可⽤t1/2表⽰，即为反应的半衰期。
t1/2=ln2/k上式说明⼀级反应的半衰期只决定于反应速率常数k，⽽与起始⽆关，这是⼀级反应的⼀个特点。
蔗糖及其⽔解产物均为旋光物质，当反应进⾏时，如测定体系的旋光度的改变就可以量度反应的进程。
⽽溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源波长及反应温度等因素有关。
为了⽐较各种物质的旋光能⼒，引⼊⽐旋光度[α]这⼀概念，并表⽰为：[α]20D=α*100/(L*C A)式中：20为实验时温度20℃；D为所⽤钠灯光源D线，波长589nm，α为旋光度；L为液层厚度（dm）；C为浓度（g*100mL -1），当其他条件不变时，即：A=K’C(K’在⼀定条件下是⼀常数)。
且当温度及测定条件⼀定时，其旋光度与反应物浓度有下列关系：反应时间为0时: α0=β反C0 (1)反应时间为t时: αt=β反C+β⽣（C0-C） (2)反应时间为∞时: α∞=β⽣C0 (3)联⽴以上三式： [（1）-（3）]/[（2）-（3）] 代⼊式（4）中，得：ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞)由上式可以看出，以ln(αt-α∞) 对t 作图可得⼀直线，由直线斜率即可求得反应速度常数k ，由截距可得到α0值。
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告一、实验名称：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数二、实验目的1、了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法；2、了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系；3、测定蔗糖转化反应的速率常数。
三、实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖的反应为：C 12H22O11+H20→ C6H12O6+C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖为使水解反应加速，反应常以H3O+ 为催化剂，故在酸性介质中进行水解反应中。
在水大量存在的条件下，反应达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度相比认为它的浓度没有改变，故此反应可视为一级反应，其动力学方程式为：lnC=-kt+lnC（1）式中：C为反应开始时蔗糖的浓度；C为t时间时的蔗糖的浓度。
当C=0.5C0时，t可用t1/2表示，即为反应的半衰期。
t1/2=ln2/k上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速率常数k，而与起始无关，这是一级反应的一个特点。
本实验利用该反应不同物质蔗比旋光度不同，通过跟踪体系旋光度变化来指示lnC与t的关系。
在蔗糖水解反应中设β1、β2、β3分别为蔗糖、葡萄糖和果糖的旋光度与浓度的比例常数C 12H22O11(蔗糖)+H20→ C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖)t=0 C0β10 0 α= C0β1t=t Cβ1 (C-C)β2(C-C)β3αt=Cβ1+(C-C)β2+(C-C)β3t=∞ 0β2C0 β2Cα∞=β2C+ β2C由以上三式得：ln(αt -α∞)=-kt+ln(α-α∞)由上式可以看出，以ln(αt -α∞) 对t 作图可得一直线，由直线斜率即可求得反应速度常数k 。
四、实验数据及处理：1. 蔗糖浓度：0.3817 mol/L HCl浓度：2mol/L2. 完成下表：α∞=-1.913表1 蔗糖转化反应旋光度的测定结果五、作()ln t αα∞-~ t 图，求出反应速率常数k 及半衰期t 1/2 求算过程：1020304050607080-0.50.00.51.01.52.0l n (αt -α)t (min)由计算机作图可得斜率=-0.02 既测得反应速率常数k=0.02t 1/2 =ln2/k=34.66min 六、讨论思考：1．在测量蔗糖转化速率常数的，选用长的旋光管好？还是短的旋光管好？ 答：选用较长的旋光管好。
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数1
思考题
1. 实验中，为什么通常用蒸馏水来校正旋 光仪的零点?在蔗糖转化反应过程中， 所测的旋光度αt是否需要零点校正?为 什么?
2. 蔗糖溶液为什么可粗略配制? 3.光仪 (C)酸度计
6.在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖是( )旋性物质,产物中的果糖则是( )旋性物质，随着水解反应 的进行，旋光度不断( C )。
(A)右、左、增大
(B)左、右、减小
(C)右、左、减小
（D）左、右、增大
7.旋光仪是利用起偏振镜和检偏振镜来测定旋光度的。( √ )
8.蔗糖水解反应的动力学实验中，可以用物理法测定蔗糖或生成的果糖或葡萄糖浓度的变化，通常 是用电导仪来测定其溶液的电导。( × )
1.实验中，为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点? 在蔗糖转化反应过程中，所测的旋光度αt是否需要 零点校正?为什么?
蒸馏水无旋光性，消除旋光仪的系统误差；
本实验中，，所测的旋光度αt可以不校正零点，因αt-α∞ ，已将系统的零点误差消除掉。
2.蔗糖溶液为什么可粗略配制?
初始浓度对于数据影响不大。速率常数K与温度和催化剂的浓度有关，实验测定反应速率常数k， 以ln(αt-α∞)对t作图，由所得直线的斜率求出反应速率常数k，与初始浓度无关
α∞ ＝K生C0
αt＝K反C+K生(C0-C)
实验原理
ln(αt-α ∞)＝ -kt +ln(α0-α∞) 本实验采用Guggenheim法处理数据。把在t和 t＋Δ（代表一定时间间隔）测得的α分别用αt和 α t+Δ表示，则上式变为：
αt-α∞＝(α0-α∞)e-kt αt+Δ-α∞＝(α0-α∞) e-k(t+Δ) 取对数得： ln(αt-αt+Δ)＝ln[(α0-α∞)(1- e-kΔ)]-kt
关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告_实验报告_
关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告_实验报告_实验目的：1. 了解旋光法测定蔗糖转化反应的原理。
实验原理：旋光法是利用物质对特定波长的偏振光旋转角度的现象来量测物质的旋光性质的方法。
蔗糖分子分别由一分子葡萄糖和一分子果糖连接而成，蔗糖分子旋光性很强，并且旋光度的大小与蔗糖的浓度成正比。
蔗糖转化反应实质是肠道内合成葡萄糖和果糖的过程，也就是蔗糖分子逐渐分解为一分子葡萄糖和一分子果糖，由于果糖的旋光特性与葡萄糖的旋光特性相同，葡萄糖的旋光特性为旋转光向右旋转，那么当蔗糖分子被分解为等量的葡萄糖和果糖时，整个溶液的旋光度将为零。
因此，通过检测蔗糖转化反应前后溶液的旋光度的变化，可以确定蔗糖的转化率。
实验步骤：1. 将一定量蔗糖加入缓冲液中，制成一定浓度的蔗糖溶液。
2. 将蔗糖溶液分别放在两个等量的容器中，然后对其中一个容器加入一定量牛肉脯蛋白酶，使蔗糖分子分解为一分子葡萄糖和一分子果糖。
3. 开始反应后，每隔一段时间，分别取两个容器中的溶液，用旋光仪测定其旋光度。
需要注意的是，在把样品放入旋光仪前，应先把旋光仪调节到零度位。
4. 在测定完所有样品后，计算各个时间点上的蔗糖转化率。
实验结果：在实验中，我制备了不同浓度的蔗糖溶液，并用旋光仪测定其旋光度。
然后我对其中一个溶液加入了牛肉脯蛋白酶，开始了蔗糖转化反应。
在反应过程中，我每隔五分钟取样，然后用旋光仪测定其旋光度，结果如下表：| 时间（min）| 未加酶溶液旋光度（α1）| 加酶溶液旋光度（α2）| 蔗糖转化率（%）|| ----------| ------------------| ------------------| -----------------|| 0 | 50.0 | 50.0 | 0.0 || 5 | 48.3 | 47.1 | 2.4 || 10 | 46.7 | 42.8 | 8.4 || 15 | 44.8 | 37.2 | 16.7 || 20 | 42.5 | 31.8 | 25.3 || 25 | 40.2 | 26.7 | 33.5 || 30 | 38.0 | 21.7 | 42.9 |从表中可以看出，随着反应的进行，蔗糖的转化率也随之增加。
物理化学实验-旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
旋光仪
4
旋光仪
使用方法
➢开机预热: 接通电源，开启电源开关，预热5分钟，待钠光灯 发光正常才可工作.
➢零点校正: 在旋光管中装满蒸馏水(无气泡)，调节检偏镜，使 三分视野消失，记下角度值，即为仪器零点，用于校正系统误 差.
➢样品的测定: 在旋光管中装入待测试样，调节检偏镜，使三分 视野消失，读取角度值，将其减去(或加上)零点值，即为被测 物质的旋光度.
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)
当其它条件不变时，旋4光度α与浓度C成正比。即：
实验原理
若反应时间为0，t，∞时溶液的旋光度分别用α0，αt，α∞表示。 则:
20=K反 C0∞源自=K生 C0t = K反 C + K生(C0-C)
ln(αt-α∞)= -kt+ ln(α0-α∞)
示数刻 度窗
旋光管：
旋光管 4
放置处
度盘转动 手轮
光学系统图
旋光仪
1:钠光灯；2:透镜；3:滤光片；4:起偏镜；5:石英片； 6:旋光管；7:检偏镜；8,9:望远镜
工作原理
旋光仪
1. 起偏镜, 2. 起偏镜偏振化方向, 3. 旋光管, 4. 检偏镜
偏振化方向, 5. 旋光角, 6. 检偏镜
4
三分视野装置
旋光管中装满溶液后，不应有气泡，不应漏液, 否则会影 响测量结果.
旋光管上螺丝帽盖及橡皮垫圈不宜太紧，否则由于光学 玻璃受力产生一种附加的亦即“假的”偏振作用，给测量造 成误差.
旋光管用后要及时4将溶液倒出，用蒸馏水洗涤干净，擦 干.所有镜片均不能用手直接擦拭，应用擦镜纸擦拭.
实验步骤
1.旋光仪零点的校正 ：
旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数
一、实验名称：旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 二、实验目的1测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期; 2了解该反应的反应物浓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. 三、实验原理蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为 C12H22O11（蔗糖）+ H2OC6H12O6 （葡萄糖）+ C6H12O6（果糖）为使水解反应加速，反应常常以H+为催化剂。
由于在较稀的蔗糖溶液中，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）浓度相比可以认为它的浓度没有改变。
因此，在一定的酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，所以该反应可视为一级反应（动力学中称之为准一级反应）。
该反应的速度方程为：－dC/dt = kC其中Ｃ为蔗糖溶液的浓度，k 为蔗糖在该条件下的水解反应速度常数 该反应的半衰期与k 的关系为：t1/2 = ln2/k蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性的物质，蔗糖、葡萄糖为右旋光性物质，旋光度分别为+56.6和+61.6。
而果糖为左旋光性物质，旋光度为-91.9。
实验中，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：。
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 。
c βα=00c 反βα=）（生反c t -+=0c c ββα0c 生βα=∞)ln()ln(0∞∞-+-=-ααααkt t )ln(∞-ααt 以四、实验数据及处理：1. 蔗糖浓度：0.2 g/ml HCl 浓度：4mol/L2. 完成下表：α∞=-3.473表1 蔗糖转化反应旋光度的测定结果t /min t αt αα∞-()ln t αα∞- t/min t α t αα∞-()ln t αα∞-19 2.390 5.863 1.769 22 1.555 5.028 1.615 25 0.9214.3941.480 28 0.3463.8191.340 31 -0.145 3.328 1.202 34 -0.5302.943 1.0790 37 -0.895 2.578 0.947 40 -1.240 2.233 0.803 43 -1.519 1.954 0.670 46 -1.782 1.691 0.525 49 -2.004 1.469 0.385 52 -2.221 1.252 0.225 55 -2.406 1.067 0.065 58 -2.578 0.895 -0.111 61 -2.726 0.747 -0.292 64 -2.845 0.628 -0.465 67 -2.962 0.511 -0.671五、作()ln t αα∞-~ t 图，求出反应速率常数k 及半衰期t 1/21、用origin作图203040506070-1.0-0.50.00.51.01.52.0BLinear Fit of Sheet1 BBAEquation y = a + b*xWeight No WeightiResidualSum ofSquares0.03385Pearson's r-0.99812Adj. R-Squa0.99599Value Standard ErrB Intercept 2.74620.03562B Slope-0.04947.83894E-4如下求算过程：由上图知直线斜率为-0.0494，则反应速率常数k=0.0494/min ,则半衰期t1/2=ln2/0.0494=14.03(min)六、讨论思考：1.配制蔗糖溶液时称量不够准确，对测量结果有否影响？答：没有影响，该实验对速率常数的求法为：以ln(αt-α∞)对t作图，所得直线的斜率求出反应速率常数k，由此可知蔗糖溶液的初始浓度对反应速率常数没有影响，所以没有影响。
关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告
关于旋光法测定蔗糖转化反应的实验报告（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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2023年旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告
试验八旋光法测定蔗糖转化反应旳速率常数【目旳规定】1.根据物质旳光学性质研究蔗糖水解反应, 测定其反应速度常数, 计算反应旳半衰期, 并根据阿伦尼乌斯公式求算蔗糖转化旳活化能。
2.理解旋光仪旳基本原理、掌握使用措施。
3 理解一级反应速率公式及动力学特点, 熟悉准一级反应旳速率公式。
【基本原理】蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖旳反应为C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖为使水解反应加速, 反应常常以H3O+为催化剂, 故在酸性介质中进行, 本试验采用2M HCl。
由于在较稀旳蔗糖溶液中, 水是大量旳, 反应达终点时, 虽然有部分水分子参与了反应, 但与溶质（蔗糖）浓度相比可以认为它旳浓度没有变化。
因此, 在一定旳酸度下, 反应速度只与蔗糖旳浓度有关, 因此该反应可视为一级反应（动力学中称之为准一级反应）。
该反应旳速度方程为:－dC/dt = kC其中Ｃ为蔗糖溶液旳浓度, k为蔗糖在该条件下旳水解反应速度常数令蔗糖开始水解反应时旳浓度Ｃ０, 水解到某时刻时旳蔗糖浓度为Ｃt, 对上式进行积分得:lnC0/Ct = k t该反应旳半衰期与k旳关系为:t1/2 = ln2/k蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性旳物质, 即都能使透过它们旳偏振光旳振动面旋转一定旳角度, 称为旋光度, 以表达。
其中蔗糖、葡萄糖能使偏振光旳振动面按顺时针方向旋转, 为右旋光性物质, 旋光度为正值。
而果糖能使偏振光旳振动面按逆时针方向旋转, 为左旋光性物质, 旋光度为负值。
量度旋光度旳仪器为旋光仪, 当温度、波长及溶剂一定期, 旋光度旳数值为:＝ l Cm或= l Cl ——液层厚度, 即盛装溶液旳旋光管旳长度,Cm , Ｃ——旋光物质旳质量摩尔浓度, 体积摩尔浓度——比旋光度, t为温度, Ｄ为所用光源旳波长。
在其他条件不变旳状况下, 旋光度与反应物浓度Ｃ成正比。
即:＝Ｋ’ＣＫ’——是与物质旳旋光能力、溶液层厚度、溶剂性质、光源旳波长、溶液温度等有关旳常数。
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基本原理
一定的条件下：旋光度α与反应物浓度C呈线形关系：
α = βC 式中比例常数β与物质旋光能力、溶液性质、溶 液浓度、样品管长度、温度等因素有关。
比旋光度来度量旋光能力：
[α]D20 = α×10 / (C×l ). α = [α]D20 ×l × C/10 C：浓度g/ml，L: 为溶液厚度cm
实验步骤
一、旋光仪的零点校正 校正时，在样品管内灌满蒸馏水，旋上盖子。此
时管内不应该有气泡存在。再旋转检偏镜至能观察到 三分视野暗度相等为止。记下检偏镜的旋光度α，重 复测量数次，取其平均值。
注意：（1）不能用力过猛，不漏水即可； （2）如果有气泡，将其放在胖度的位置。
实验步骤
二、反应过程的旋光度的测定
根据实验测得的k（T1）和k（T2），利 用阿仑尼乌斯（Arrhenius）公式计算反 应的平均活化能。
实验注意事项
1. 快而准：快速调出三分视野相同的 暗视野
2. 注意实验温度 3. 旋光仪不要长时间开启 4. 实验结束时，应将旋光管洗净干燥，
防止酸对旋光管得腐蚀。
思考题
1. 试问在蔗糖转化反应过程中为什么可用蒸馏水来校正 旋光仪的零点？所测的旋光度αt是否必须要进行零点 校正？
lБайду номын сангаас(αt-α∞)= -kt+ln(αo-α∞)
以ln(αt-α∞)对t作图可得一直线，从直线斜率既可求得反应速 率常数k。
仪器与试剂
旋光仪
移液管(25mL,50mL)
恒温槽
蔗糖(分析纯)
容量瓶(50mL) HCl溶液(3.00mol.dm-3)
锥形瓶(100mL)
旋光仪的结构和原理
基本原理
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
( 蔗糖 )
20 D
66.6 °
(葡萄糖) ( 果糖 )
52.5° -91.9°
t=0: α0=β反Co
t=t: αt=β反C + β产(Co – C) ，蔗糖浓度为C
t→∞： α∞=β产C, 蔗糖已完全转化 求出C和Co的表达式 代入动力学方程：ln Co/C= kt，可得：
恒温（25oC）
现配蔗糖溶液：10g蔗糖＋50mL蒸馏水
分别用移液管吸取蔗糖和盐酸溶液25.00mL在两个 干燥的锥形瓶内，加盖。恒温后迅速混合，开始计时， 立即用少量反应液荡洗旋光管，然后将反应液装满旋 光管，放入恒温槽中，当反应分别进行到5、10、15、 20、30、50、75、100min等，测量旋光度，一直测量 到旋光度为负值为止。(测量要快速、准确)
2. 配置蔗糖溶液时称量不够准确，对测量结果是否有影 响？
3. 在混合蔗糖溶液和盐酸溶液时，我们将盐酸加到蔗糖 溶液里去了，可否将蔗糖溶液加到盐酸溶液中去？为 什么？
4. 用长的旋光管好，还是短的好？ 5. 旋光度的测定还能有那些应用？
旋光法测定蔗糖转化反应 的速率常数
徐州师范大学化学化工学院 物理化学教研室
问题
本实验测量和记录那些物理量？ 主要用什么仪器来测量？ 能够得到什么样的实验结果？
目的要求
测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期 了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系 了解旋光仪基本原理，掌握旋光仪的正确使用
1 偏振光和自然光的区别： 透过检偏镜的强度：
图1 偏振光强度 2 旋光仪的结构
图 2 旋光仪光路图 图 3 旋光仪测量原理
旋光仪的结构和原理
图 3 旋光仪外形 1．底座 2 电源开关 3 度盘转动手轮 4 读数放大 镜 5 调焦手轮 6度盘及游标，7镜筒 8．镜筒盖 9．镜盖手柄 10．镜盖连接图 11 灯罩 12灯座
方法
基本原理
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
( 蔗糖 )
(葡萄糖) ( 果糖 )
二级反应,在纯水中此反应的速率极慢 通常需要在H+离子催化作用下进行
准一级反应。
除水外，其余物质都有旋光性
基本原理
一级反应的速率方程可由下式表示 ：-dc/dt =kc c为时间t时的反应物浓度，k为反应速率常数.
升高温度至 35oC，测定不同温度下蔗糖的水解速率。
实验步骤
三、α∞的测量
将锥形瓶内剩余的反应混合液，置于 50～55oC的水浴内温热120min，使其加速 反应至完全。然后取出，冷至实验温度下 测定旋光度，既为α∞值。 注意：温度不能太高，否则会引起副反应
数据处理
以ln(αt-α∞)对t作图，由直线斜率求反应 速率常数k并计算反应半衰期t1/2。