旋光率的测定

5/5旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数Ⅰ。目的要求一、了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法.二、测定蔗糖水解转化反应的速率常数和反应的半衰期.Ⅱ。基本原理蔗糖在水中会水解转化为葡萄糖与果糖：C1２H22Ｏ１１+H2OC6H１2Ｏ６+C6H12O６蔗糖葡萄糖果糖这是一个二级反应。在水中此反应进行很慢，通常需在H+催化下进行.由于反应时水是大量存在的，可以认为反应过程中水的浓度是不变的,而Ｈ＋离子只起催化作用，浓度也保持不变，因此蔗糖转化反应可以看为一级反应,即所谓准一级反应。一级反应的反应速率方程为（９-１）式中ｋ为反应速率常数，cA为时间t时的反应物浓度。积分上式可得（9-2）(9-3）（9—4）式中cA0为反应物反应开始时的浓度.当时，ｔ用t1/2表示，称为反应半衰期。（9－5)本实验中反应物和生成物均具有旋光性,且旋光能力不同，故可采用体系在反应过程中旋光度变化来量度反应的进程。量度旋光度所用的仪器称为旋光仪。测得旋光度的大小与溶液中所含的旋光物质的旋光能力、溶剂的性质、溶液的浓度、样品管的长度、光的波长以及温度等均有关.在其它条件均固定时，旋光度α与反应物浓度成正比α=kｃ物质的旋光能力用比旋光度来量度，比旋光度由下式来表示式中20表示实验温度为20℃,D表示所用为钠光源D线,波长为58９nm，α为测得的旋光度，Ｌ为样品管长度（ｍ)，c为样品浓度（ｋg／m３)。当温度、光源波长及溶剂一定时，各种物质的为一定值，如以水为溶剂时,蔗糖的＝+６６。６°，葡萄糖的=＋52.5°，果糖的=—９１.9°。当比旋度、旋光管的长度一定时,溶液的旋光度α与物质B的浓度cB成正比,即α=kＢcB(９-6）式中kB为比例常数。反应开始时，系统的旋光度为正值，随着反应的进行，溶液中葡萄糖和果糖逐渐增多，虽然二者的浓度相等，但由于果糖的左旋性比葡萄糖的右旋光性大，因此系统的旋光度不断变小，且由正值变为负值，即系统旋光性由右旋逐渐变为左旋。设系统的起始旋光度为α0,时间t时的旋光度为αｔ，反应终了时的旋光度为,依据(９—6)式可得（9-７)(9－8）（9—9）由（9－７)、（９-8）、（9－9）三式联立可解得（9—1０）(9-１1）将此两式代入（９-２)式并整理可得（9－12）由作图得一直线，由直线斜率可求出反应速率常数k.Ⅲ．仪器试剂旋光仪1台超级恒温槽（公用）１台秒表１只容量瓶(５0ｍｌ）１只锥形瓶(10０ml)1只移液管（2５ml)2只吸耳球1只台称（公用）１台蔗糖（分析纯）盐酸溶液（2mol/L)Ⅳ.实验步骤一、参阅附录中有关旋光仪部分，熟悉旋光仪的构造、原理和使用方法。二、校正旋光仪零点打开旋光仪电源开关，预热几分钟。然后将已洗净的旋光管的一端的盖子旋紧,由另一端向管内装满蒸馏水，使水形成一凸出的液面，取玻璃盖片从旁边轻轻推入盖好，再旋紧套盖,勿使漏水,管内应尽量避免有水泡存在.若有微小气泡,应设法赶至管的凸肚部分（玻璃盖子勿在水槽中洗涤，防止丢失）。用纸揩干旋光管外部，再用擦镜纸擦两端玻片.将旋光管置于旋光仪内，凸肚一端位于靠光源方，盖上槽盖,按退零按钮，使显示屏上读数为零.三、测定αt值称取１0克蔗糖，溶于蒸馏水中，待完全溶解后，用5０mｌ容量瓶配制溶液。用移液管移取2５ml蔗糖溶液置于100ml的锥形瓶中,用另一支移液管移取25ml浓度为2mol/L的HCl溶液加到盛有蔗糖的锥形瓶中混合,并在HＣl溶液加至一半时,开动秒表作为反应时间的开始.不断振荡摇动锥形瓶，取出少量清洗旋光管，然后以混合液注满旋光管(方法同步骤二），揩干净后置于旋光仪中。到5分钟时，按测量按钮，读取显示屏上读数。同样读取10、15、20、30、40、６０、80与1００分钟的αt值。4。测定值为了测定反应终了的旋光度αｔ值即值,可将步骤三中锥形瓶内剩余的混合液置于50～60℃的水浴中温热３0分钟，以加速蔗糖水解转化,然后冷却至室温，测其旋光度即为值。必须注意水浴温度不可过高，否则将产生副反应，溶液变黄。由于反应混合液酸度较大,因此旋光管外面必须擦干后才能放入旋光仪内测量。旋光管在实验结束后必须洗涤干净。Ⅴ．数据处理 实验温度(室温）_____＿__＿_℃大气压_＿＿_______＿PａHCl溶液浓度＿＿_______＿＿mｏl/Ｌ蔗糖溶液浓度_________＿＿_ｍol／Ｌ ＝__________°反应时间（min）αtαt-α∞ln（αｔ-α∞)以ln（αt—）对t作图得一直线，由直线斜率求反应速率常数k,并计算半衰期ｔ1/2