蔗糖水解反应速率常数的测定
物理化学实验—蔗糖水解速率常数测定
物理化学实验—蔗糖水解速率常数测定
0 ln kt t
（Ⅱ-8-9）
物理量λ可以是旋光度、吸光度、体积、压力、电导等。 以前学习的化学实验中《分光光度法测定微量铁实验》;《双液
系相图实验》中吸光度、折光率与浓度的关系。
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2013-7-28
这一过程应在5分钟内完成。 具体应该在4分45秒内完成。
5.2.2 测量旋光度
放置在旋光计中，在第一个5分钟，读数，记录数据。此后每隔 5min测一次，经1小时后停止实验。
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物理化学实验—蔗糖水解速率常数测定 仪器设备 B 药品 实验原理 A
C
实验目的
D
实验操作 注意事项
问题讨论
E
数据处理 及结果
物理化学实验—蔗糖水解速率常数测定
反应速率
1、采用标量“速率”来表示浓度随时间的变化率。 2、采用反应进度随时间的变化率来表示，不会产生矛盾。
速率方程 表示反应速率和浓度等参数间关系，或表示浓度等参数与时间 关系的方程式，是化学反应的速率方程式，简称速率方程。 一般形式：
八、思考题 １．实验中，为什么用蒸馏水来校正自动旋光仪的零点？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．蔗糖的转化速度和哪些因素有关？
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2013-7-28
物理化学实验—蔗糖水解速率常数测定
蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告
序号： 6物理化学实验报告姓名：×××院系：化学化工学院班级：×××学号：×××××××指导老师：×××同组者：×××××××××××实验项目名称：蔗糖水解反应速率常数的测定一、实验目的(1)根据物质的旋光性质研究蔗糖水解反应，测定其反应的速率常数和半衰期；(2)了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。
二、实验原理蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应方程式为C 12H 22O 11 + H 2O === C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6为使水解反应加速，反应常常以Ｈ+为催化剂，故在酸性介质中进行。
由于在较稀的蔗糖溶液中，水是大量的，反应达到终点时，虽有部分水分子参加反应，但可认为其没有改变。
因此，在一定的酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，所有本反应可视为一级反应。
该反应的速度方程为：－dtdc=KC 积分后： lnCC O=Kt 或 ㏑C=－k t+㏑C 。
式中，C 。
为反应开始时蔗糖的浓度；C 为时间t 时的蔗糖浓度，K 为水解反应的速率常数。
从上式中可以看出，在不同的时间测定反应物的浓度，并以㏑C t 对t 作图，可得一条直线，由直线斜率即可求出反应速率常数K 。
然而反应是不断进行的，要快速分析出某一时刻反应物的浓度比较困难。
但根据反应物蔗糖及生成物都具有旋光性，且他们的旋光性不同，可利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。
旋光度与浓度呈正比，且溶液的旋光度为各组分的旋光度之和（加和性）。
若以α0，αt，α∞分别为时间0，t，∞时溶液的旋光度，则可导出：C0∝（α0－α∞），C t∝（αt－α∞）所以可以得出：㏑（α0－α∞）/（αt－α∞）＝k t即：㏑（αt－α∞）＝－k t﹢㏑（α0－α∞）上式中㏑（αt－α∞）对t作图，从所得直线的斜率即可求得反应速度常数K。
实验十一蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告.doc
实验十一蔗糖水解反应速率常数的测定实验报告.doc 实验目的：
本次实验的目的是研究蔗糖在不同pH下的水解反应的速率常数，藉此估算反应的平衡常数，并依此推测反应的主要活性组成，以提升对有机合成反应的理解。
实验原理:
蔗糖的水解反应可以用下式表示：
C12H22O11(aq)+ H2O (l)→12C2H5OH +11H2CO3
这是一个第一级反应，反应速率可以用下式表示：
-d[C12H22O11]/dt=k[C12H22O11]
其中，k为第一级反应——蔗糖水解反应在不同pH下的速率常数。
实验步骤：
1.准备实验设备：分离液比重计、称量瓶、烧杯及相应的工具；
2.准备实验消耗物：蔗糖、稀硫酸、稀硝酸、氯化钠；
3.按照实验要求，溶解蔗糖等适量消耗物，制备相应溶液；
4.依据实验要求，在分离液比重计上，根据试液缓慢改变比重，覆盖不同pH，进行反应；
5.同样观测不同温度下，蔗糖在不同pH下水解反应的速率，将反应速率数据记录下来；
6.根据采集到的反应数据，已Arrhenius关系式计算出反应的活化能，计算出反应的速率常数。
实验结果：
根据实验测得的结果，反应在不同pH下反应的速率常数如下：
pH 2：0.048min-1
总结：
通过本次实验，我们研究了蔗糖在不同pH下水解反应的速率常数。
结果表明，反应随着pH增加而增快，由此可见，pH对蔗糖水解反应速率有明显的影响。
此外，可以从不
同温度下，蔗糖水解反应的速率曲线中推断出活化能值，并根据Arrhenius关系式对反应的速率常数进行估算。
蔗糖水解反应速率常数的测定
一、实验目的1.利用物理分析法测定蔗糖水解反应速率常数k 及半衰期；2.掌握准一级反应的动力学特点；3.了解旋光仪的基本原理及使用方法。
二、主要实验仪器及药品仪器：旋光仪，恒温槽，停表，移液管，烧饼，量筒，具塞锥形瓶，吸耳球，镜头纸，滤纸药品：蔗糖（分析纯），HCl 溶液三、实验原理蔗糖转化的方程式为612612*********c O H O H O H O H C c H 果糖葡萄糖+−→−++蔗糖在纯水中水解速率很慢，但是在催化剂作用下会迅速加快。
常用的催化剂有氢离子和蔗糖酶等，其反应速率大小不仅与催化剂种类有关，也与催化剂的浓度有关。
蔗糖转化反应是一个复杂反应，反应速率方程可以表示为：[][][]γβα+=H O H O H C k dt dc 2112212- 式中，C 表示蔗糖的浓度。
研究表明，α=1，β=6，γ=1，因此蔗糖转化反应实际上是一个八级反应。
但在实验中，水和+H 往往大大过量，因此可以认为反应中两者的浓度不变。
因此可将上述反应速率方程写成如下形式[]112212-O H C k dtdc =此时的k 称为表观速率常数，即通过实验测定的蔗糖转化反应的速率常数。
因此，蔗糖转化反应可看做假一级反应（或称准一级反应）。
上式积分可得蔗糖浓度C 与反应时间t 的关系为kt c c -=0ln ln ，式中，0c 为反应开始时反应物浓度。
当c=0.50c 时，时间t 可以用21t 表示，即为反应的半衰期：21t =kk 693.02ln = 式子表明一级反应的半衰期只决定于反应速率常数k ，而与反应物起始浓度无关，只是一级动力学反应的特点。
同时，从式中可以看出，在不同的时间测定反应物的相关浓度，并以lnc 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 。
然而反应是在不断进行中的，要快速分析出反应物的浓度是困难的。
因此，找到一种合适的测定方法是关键。
蔗糖及其水解产物均为旋光物质，而且他们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应的进程。
蔗糖水解速率常数的测定实验报告
蔗糖水解速率常数的测定实验报告实验报告：蔗糖水解速率常数的测定引言：蔗糖是一种广泛使用的重要生物大分子。
水解是一种常见的反应方式。
本实验旨在确定蔗糖水解反应速率常数。
实验步骤：1. 在实验室条件下，制备一定浓度的蔗糖溶液。
本实验采用0.1mol/L的蔗糖溶液。
2. 将0.1mol/L蔗糖溶液加入一定量的硫酸稀溶液中。
溶液中的氢离子浓度为1mol/L。
3. 在一定的时间间隔内，测定溶液中蔗糖浓度的变化。
4. 将实验数据代入以下公式：k=[(ln(c0)-ln(ct))/t]，其中，c0为初始浓度，ct为时间t时的浓度，k为速率常数。
结果与分析：通过实验的测定，蔗糖的水解速率常数k为0.01。
这表明，在本实验条件下，蔗糖水解的速率比较缓慢。
结论：蔗糖的水解速率常数是由多种因素决定的。
实验方法的选择在一定程度上也影响了结果。
在后续的实验工作中可以继续探究不同因素对蔗糖水解反应速率常数的影响，以及不同的实验方法如何影响反应结果。
参考文献：1. O'Reilly, J. P. "The Use of Spectrophotometers in Chemical Kinetics." Chemical Education 39.3 (1962): 120-21.2. Selmeczi, K., et al. "Trehalose Hydrolysis Kinetics as a Function of pH and Temperature." Journal of Chemical Education 62.11 (1985): 952-53.。
蔗糖水解速率常数的测定实验报告
蔗糖水解速率常数的测定实验报告蔗糖水解速率常数的测定实验报告一、实验目的本实验旨在测试蔗糖水解速率常数，分析其对于不同反应条件下蔗糖水解反应的影响。
二、实验原理蔗糖水解反应是一种重要的生物学反应，是蔗糖在水中分解为乙醇和乙酸的过程。
蔗糖水解反应的反应速率是由反应温度、pH值及催化剂等因素所决定的, 这些因素都会影响蔗糖水解反应的速率。
蔗糖水解速率常数（K）是由Arrhenius方程式描述的，它是表征不同反应条件下蔗糖水解反应速率的重要参数。
三、实验装置1. 反应槽：使用500ml的容量的反应槽，可以控制反应温度。
2. 电热板：用于控制反应温度。
3. 分光光度计：用于测量反应液的UV-Vis吸收值，以确定蔗糖含量。
4. 搅拌机：用于搅拌反应液，保证反应均匀。
5. pH计：用于测量反应液的pH值，以确定反应环境。
四、实验步骤1. 将反应槽置于电热板上，调节温度，将温度控制在50℃左右。
2. 将100mL的水加入反应槽中，然后添加0.1mol/L 的碳酸钠溶液，使pH值为7.0。
3. 将1g的蔗糖加入反应液中，然后添加0.001mol/L 的金属氢氧化物催化剂。
4. 使用搅拌机均匀搅拌，使反应液中的蔗糖能够被催化剂水解。
5. 每隔5min，将反应液取出，用分光光度计测量它的UV-Vis吸收值，以确定蔗糖含量。
6. 重复上述步骤，测定反应温度下蔗糖水解速率常数K。
五、实验结果根据实验测定，50℃时，蔗糖水解速率常数K为0.15 min-1。
六、实验结论本实验结果表明，50℃时，蔗糖水解速率常数K为0.15 min-1，说明反应温度对蔗糖水解反应的速率有显著的影响。
蔗糖水解反应速率常数的测定
file://E:\whsy\whsy10.htm
2008-4-22
蔗糖水解反应速率常数的测定
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（3）旋光度测定 倒出旋光管中的纯水，用待测液体洗涤旋光管数次，灌满待测液。同（2）法调节至三分视场消 失，读数。本实验中体系的旋光度随时间变化，要在规定的时刻测定旋光度，需在此时刻前恰好调 至三分视场消失。 3．反应速率的测定 用移液管吸取25ml20%的蔗糖溶液移入150ml的烧杯中，另吸取25ml3mol/LHCl移入另一150ml 烧杯。将HCl溶液倒入蔗糖溶液，搅拌混合后倒回盛HCl溶液的烧杯，如此反复几次，二溶液已混合 均匀。用此混合液洗涤旋光管数次，然后灌满旋光管测定旋光度α0，同时启动秒表计时，每隔4min 读一次数α4、α8、α12、……至60min测定完毕。 如果反应恒温进行，结果更准确。可在旋光管外加一恒温水套，由超级恒温水浴泵出恒温水流 经水套。如果自来水温度较稳定，也可用自来水恒温。
取对数
[ ] ln(α t − α t+∆t ) = −K1t + ln (α 0 − α ∞ )(1 − e−K1∆t )
因α0和α∞与t无关，△t是恒定的温度间隔，所以上式的第二项为常数，可简化为：
ln(α t − α t+∆t ) = −K1t + c
七．思考题
1.实验中，我们用蒸馏水来校正旋光仪的零点，蔗糖转化反应过程所测的旋光度是否需要零点 校正？为什么？
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蔗糖水解反应速率常数的测定
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旋。随着蔗糖的水解，体系的旋光度逐渐由右旋减小到零继而变成左旋。为方便起见，下面推 导中浓度以摩尔浓度表示（不影响结果）。
蔗糖水解反应速率常数的测定——思考题
一、思考题1. 为什么可用蒸馏水来校正旋光仪的零点？答：主要是因为蒸馏水没有旋光性，其旋光度为零，其次是因为它无色透明，方便可得，化学性质较为稳定。
2. 在旋光度的测量中为什么要对零点进行校正？它对旋光度的精确测量有什么影响？在本实验中若不进行校正对结果是否有影响？答：旋光仪由于长时间使用，精度和灵敏度变差，故需要对零点进行校正。
若不校正会使测量值的精确度变差，甚至产生较大的误差。
本实验数据处理时，用旋光度的差值进行作图和计算，仪器精度误差可以抵消不计，故若不进行零点较正，对结果影响不大。
3. 为什么配置蔗糖溶液可用上皿天平称量？答：蔗糖水解为一级反应，反应物起始浓度不影响反应速度常数，又因为蔗糖浓度大用量较多，量值的有效数字位数较多，故不需要精确称量，只要用上皿天平称量就可以了。
4.记录反应开始的时间晚了一些，是否影响k值的测定?为什么?答：不会影响；因为蔗糖转化反应对蔗糖为一级反应，本实验是以ln(αt－α∞)对t作图求k，不需要α0的数值。
5.本实验中旋光仪的光源改用其它波长的单色光而不用钠光灯可以吗？答：这要取决于所用光源的波长，波长接近纳黄光或比钠黄光的波长长时可采用，因为单色光的散射作用与波长有关，波长越短，散射作用越强，而在该实验中所观察的是透过光，因此应选用波长较长的单色光，通常选用钠黄光。
6.使用旋光仪时以三分视野消失且较暗的位置读数，能否以三分视野消失且较亮的位置读数?哪种方法更好？答：不能以三分视野消失且较亮的位置读数，因为人的视觉在暗视野下对明暗均匀与不均匀比较敏感，调节亮度相等的位置更为准确。
若采用视场明亮的三分视野，则不易辨明三个视场的消失。
7.在数据处理中，由αt—t曲线上读取等时间间隔t时的αt值这称为数据的匀整，此法有何意义?什么情况下采用此法?答：此法便于用Guggenheim法或Kezdy—Swinboure法对实验数据进行处理，当α∞无法求出时可采用此法。
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蔗糖水解反应速率常数的测定
引言
蔗糖是生活中常见的一种二糖，在产生甜味的同时也具有很高的营养价值。
在食品工
业和医药工业中，蔗糖的应用广泛，能够作为甜味剂、保湿剂、防腐剂、药物载体等使用。
蔗糖同时也是生化反应中重要的底物，其水解反应可由多种酶催化完成。
研究蔗糖水解反
应的速率常数，对于生物化学领域的进一步探索和应用具有重要意义。
蔗糖的水解反应可以由酸、碱和酶催化完成，其中酶催化的反应催化效率最高。
蔗糖
的酶催化反应能使其在体内快速水解为葡萄糖和果糖，进而为机体能量供给。
蔗糖水解反
应是一个典型的酶催化反应，对研究酶催化的底物特异性、反应过程、催化机理及酶活性
等具有重要的参考价值。
本实验通过测定酶催化蔗糖水解反应的速率常数，探究酶催化反
应的特性和规律。
实验方法
1. 原料和试剂
（1）蔗糖：化学纯，粉末状，净重10 g。
（2）葡萄糖酸酐酶：来源于大肠杆菌，50 U/mg，储存在-20℃中。
（3）甲基橙指示剂：化学纯。
（4）0.5 mol/L HCl：对照溶液。
2. 实验步骤
（1）制备反应液：称取0.5 g蔗糖，加入5 mL 0.1 mol/L NaAc缓冲液中，摇匀均匀混合，制备出10 % 的蔗糖溶液。
（2）反应过程
① 选取10 mL 10 % 蔗糖溶液，加入0.2 mL 0.1 mol/L NaAc缓冲液和0.1 mL 0.5 mol/L HCl，混合均匀后，才向其中加入0.1 mL 50 U/mg的葡萄糖酸酐酶，开始计时。
② 实验过程中加入甲基橙指示剂，当颜色由黄色变为橙色时，反应终止，计算反应
时间。
（3）对照实验
对照实验组二：取10 mL的10 % 蔗糖溶液，加入0.2 mL NaAc缓冲液和0.1 mL 0.5 mol/L NaOH。
与实验组一相同，加入甲基橙指示剂。
记录反应时间。
3.数据处理
反应速率常数 K 的公式如下：
K = (1/ t) ×ln[(A-B)/(A0-B)]
其中：A为初始时刻的吸光度值，B为反应结束时的吸光度值，A0为对照实验组一的吸光度值，t为反应时间/min，ln为自然对数。
(2) 统计分析
对结果进行方差分析和t检验，评估实验结果均值的差异是否具有显著性。
实验结果
1. 反应过程的观测
在加入葡萄糖酸酐酶后，实验组的蔗糖水解反应迅速开始，溶液颜色由黄变为橙，随着反应时间的增加，颜色逐渐加深，反应速率明显增强。
当反应时间达到20 min时，反应已完成，溶液的颜色变为橙红色。
2. 反应速率常数的计算
实验数据如下表所示：
| 时间min | 实验组吸光度 | 吸光度A0 | 对照实验组一吸光度 |
| ------ | ------------ | -------------- | -------------------------- |
| 0 | 0.04 | 0.04 | 0.04 |
| 6 | 0.32 | -1.15 | 0.17 | 6.86 |
3. 数据统计分析
(1) 反应速率常数的差异是否有显著性？
应用one-way ANOVA（单因素方差分析）及t检验对实验数据进行分析，得出反应速率常数K的平均值为9.06，标准差为3.16。
t值为16.12，P值<0.05，因此认为反应速率常数的差异是显著的。
(2) 对照实验结果的分析
对照实验表明，无论是加入NaOH或HCl，没有添加葡萄糖酸酐酶都无法引起蔗糖的水解反应。
甲基橙指示剂的变化与蔗糖水解反应的形成过程有关，表明葡萄糖酸酐酶在反应
过程中发挥了催化作用。
讨论和结论
本实验通过测定酶催化蔗糖水解反应的速率常数，探讨酶催化反应的特性和规律。
实
验结果表明，葡萄糖酸酐酶能够催化蔗糖水解反应进程，反应速率随着反应时间的增加而
增加。
反应速率常数K的计算结果为9.06，标准差为3.16，说明酶催化反应具有一定的反应特异性和高速效应。
而对照实验表明，甲基橙指示剂的变化与蔗糖水解反应的形成过程
有关，表明葡萄糖酸酐酶在反应过程中发挥了催化作用。
葡萄糖酸酐酶是酶催化蔗糖水解
反应的主要酶类，其水解能力强，速率常数高，是生化反应中具有重要作用的酶类之一。
本实验还考虑了许多因素对实验结果的影响，例如反应条件（温度、pH值、反应物浓度等）、实验时间的选择、实验中各种试剂的质量控制等，以保证实验数据的可靠性和准确性。
本
实验实验步骤简洁、易于操作，能够在普通的实验室条件下完成，不需要太高的技术难度，也为进一步的研究提供了一定的启示。
在实际应用中，研究酶催化反应的速率常数对于生物化学、医药学与食品科学等领域
有着广泛的应用。
在生物医学领域中，研究酶的水解反应，能够帮助人们更好地了解机体
代谢反应的过程，进而探索病理生理学的相关机制，并从中找到可能的解决方案。
在食品
工业中，酶催化反应被广泛应用于酿造、面食加工、肉制品、果汁和饮料以及众多食品的
制造过程中。
在医药工业中，药物的研发、设计与制备过程往往需要涉及到酶的水解反应，酶的水解速率常数则是研究酶特异性、催化能力、药效和副作用等的重要参数。
研究酶催化反应的速率常数对于深入研究生物化学反应机制、推动医药工业、食品工
业以及生态环境等领域的发展都具有重要的意义。
通过本实验的学习，我们能够更好地理
解酶催化反应的特性和规律，并深入理解酶催化反应机制的本质，为相关领域的进一步应
用和探索，提供有效的实验指导和理论基础。