利用旋光法测定蔗糖转化反应郑州大学化学系级詹一市公开课金奖市赛课一等奖课件

利用旋光法测定蔗糖转化反应速率常数

第1页第1页基本原理蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应为

C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6(蔗糖)(葡萄糖)(果糖)它是一个二级反应,在纯水中此反应速率极慢,通常需要在H+离子催化作用下进行.由于反应时水是大量存在,尽管有部分水分子参与了反应,仍可近似地认为整个反应过程中水浓度是恒定,并且H+是催化剂,其浓度也保持不变.因此蔗糖转化反应可看作为一级反应。第2页第2页当C=0.5Co时,可用t1/2表示，即半衰期为(2)(1)从(2)式不难看出，在不同时间测定反应物对应浓度，并以ln对t作图，可得一直线，由直线斜率即可得反应速率常数k’，然而反应是在不停进行，要快速分析出反应物浓度困难.但蔗糖及其转化物，都含有旋光性，而且它们旋光能力不同，故能够利用体系在反应进程中旋光度改变来度量反应进程。(3)一级反应速率方程可由下式表示c为时间t时反应物浓度，k’为反应速率常数.积分可得第3页第3页测量物质旋光度仪器称为旋光仪。溶液旋光度与溶液中所含物质旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度等都有关系。当其它条件固定期，旋光度α与反应物浓度C呈线形关系，既α=βC(4)式中百分比常数β与物质旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度、温度等有关。

物质旋光能力用比旋光度来度量,比旋光度用下式表示:[α]20D=100α/lc(5)式中[α]D20右上角“20”表示试验时温度为20oC,D是指用钠灯光源D线波长(即589nm)，α为测得旋光度(o)，l为样品管长度(dm)，c为浓度(g/100ml)。第4页第4页作为反应物蔗糖是右旋性物质，其比旋光度[α]D20

=+66.6o;生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度[α]D20=+52.5o，但果糖是左旋性物质，其比旋光度[α]D20=-91.9o，由于生成物中果糖左旋性比葡萄糖右旋性大,因此生成物呈现左旋性质。因此伴随反应进行,体系右旋角不断减小,反应至某一瞬间,体系旋光度可正好等于零,而后就变成左旋,直至蔗糖完全转化,这时左旋角达到最大值α∞。设体系最初旋光度为

α0=β反C0

(t=0,蔗糖尚未转化)(6)

体系最后旋光度为

α∞=β生C(t=∞,蔗糖已完全转化)(7)(6)和(7)中β反和β生分别为反应物与生成物百分比常数。

第5页第5页当初间为t时,蔗糖浓度为c,此时旋光度为αt，即

αt=β反C+β生(Co–C)(8)由(6)、(7)和(8)联立可解得C0=(αo-α∞)/(β反-β生)=β′(αo

-α∞)(9)

C=(αt-α∞)/(β反-β生)=β′(αt-α∞)(10)将(9)和(10)代入(2)式即得

ln(αt-α∞)=-Kt+ln(αo-α∞)(11)

显然,以ln(α0-α∞)对t作图可得始终线,从直线斜率既可求得反应速率常数k。第6页第6页仪器试剂

自动数字旋光仪恒温箱恒温槽容量瓶(50ml)锥形瓶(150m)

葡萄糖(分析纯)

移液管(25ml,50ml0)

蔗糖(分析纯)HCL溶液(4.00mol.dm-3)

蔗糖酶液(自制)第7页第7页自动数字旋光仪第8页第8页试验环节理解自动旋光仪结构，工作原理和使用办法。清洗旋光管，校零。配制1.8mol

dm-3盐酸溶液。配制蔗糖溶液（10g/50mL）,25℃预热10min。混合溶液并开始计时。淌洗旋光试管，装样、擦净试管外壁并放入旋光仪中。从开始记时算起，反应到大约第3分钟时读取第一个数据，然后分别在第5、7、9、12、14、16、18和20分钟时各统计一个

值，此后每隔5分钟统计一次，始终统计到旋光度出现第一个负值为止。第9页第9页将测定

时剩余溶液倒入洁净大试管里，并置于60℃恒温水浴中30分钟，然后冷却到室温再装管测定三次旋光度取平均值（即

）。试验完毕后，将“光源”开关置于交流档，关闭电源。小心地清洗仪器，尤其是旋光管要清洗洁净，至无酸性为止，以避免腐蚀旋光管两端金属部件，且注意不要丢失旋光管两端玻片和密封圈。第10页第10页将室温下

t、

、时间t、温度T数据列表备用。作出