蔗糖水解反应速度常数的测定ppt课件.ppt

蔗糖水解反响速度常数的测定蔗糖水解反响速度常数的测定一、实验目的一、实验目的二、实验原理二、实验原理三、药品仪器三、药品仪器四、实验步骤四、实验步骤五、实验记录五、实验记录六、数据处置六、数据处置八、本卷须知八、本卷须知九、思索题九、思索题七、结果分析与讨论七、结果分析与讨论实验目的 1.测定蔗糖转化反响的速率常数和半衰期；测定蔗糖转化反响的速率常数和半衰期； 2.了解该反响的反响物浓度与旋光度之间的关系；了解该反响的反响物浓度与旋光度之间的关系； 3.了解旋光仪的根本原理，掌握旋光仪的正确运用了解旋光仪的根本原理，掌握旋光仪的正确运用方法实验原理 蔗糖是从甘蔗内提取的一种纯有机化合物，也是和蔗糖是从甘蔗内提取的一种纯有机化合物，也是和生活关系最亲密的一个天然碳水化合物，它是由生活关系最亲密的一个天然碳水化合物，它是由D-(-)-果果糖和糖和D-(+)-葡萄糖经过半缩酮和半缩醛的羟基相结合而生葡萄糖经过半缩酮和半缩醛的羟基相结合而生成的 蔗糖经酸性水解后，产生一分子蔗糖经酸性水解后，产生一分子D-葡萄糖和一分子葡萄糖和一分子D-果糖：果糖： 蔗糖蔗糖 葡萄糖葡萄糖 果糖果糖 该反响是一个二级反响，在纯水该反响是一个二级反响，在纯水中此反响的速率极慢，通常需求在中此反响的速率极慢，通常需求在H+离子催化作用下进展。

离子催化作用下进展 由于反响时水是大量存在的，虽由于反响时水是大量存在的，虽然有部分参与了反响，仍可近似地以然有部分参与了反响，仍可近似地以为整个反响过程中水的浓度是恒定的；为整个反响过程中水的浓度是恒定的；而且而且H+是催化剂，其浓度也坚持不是催化剂，其浓度也坚持不变因此蔗糖反响可看作为假一级反变因此蔗糖反响可看作为假一级反响一级反响的速率方程为：一级反响的速率方程为：式中：式中：c 为时间为时间t时的反响物浓度时的反响物浓度 积分可得：积分可得：式中：式中：C0为反响开场时反响物浓度为反响开场时反响物浓度K为反响速率常数为反响速率常数 〔〔1〕〕㏑㏑=K t=K t或或 由于蔗糖及其转化产物都具有旋由于蔗糖及其转化产物都具有旋光性，而且它们的旋光才干不同，故光性，而且它们的旋光才干不同，故可以利用体系在反响进程中旋光度变可以利用体系在反响进程中旋光度变化来度量反响进程化来度量反响进程 本实验经过测定反响液的旋光度本实验经过测定反响液的旋光度来求得蔗糖水解反响的速率常数来求得蔗糖水解反响的速率常数k和和半衰期半衰期t1/2。

 α=βC 式中：比例常数式中：比例常数β与物与物质旋光才干、旋光才干、溶溶剂性性质、、样品管品管长度及温度等有关度及温度等有关 物物质的旋光才干用比旋光度来度量，的旋光才干用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示：比旋光度用下式表示： 反响物蔗糖是右旋性物反响物蔗糖是右旋性物质，其比旋光度，其比旋光度[α]D20=66.6o；生成物中葡萄糖也是右旋性物；生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度，其比旋光度[α]D20=52.5o；但果糖是左旋；但果糖是左旋性物性物质，其比旋光度，其比旋光度[α]D20=-91.9o 由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈左旋性右旋性大，所以生成物呈左旋性质因此随着反响的随着反响的进展，体系的右旋角不断减少，展，体系的右旋角不断减少，反响至某一瞬反响至某一瞬间，体系的旋光度可恰好等，体系的旋光度可恰好等于零，而后就于零，而后就变成左旋，直至蔗糖完全水成左旋，直至蔗糖完全水解，解，这时左旋角到达最大左旋角到达最大值α∞。

设体系最初的旋光度为：设体系最初的旋光度为：〔〔t=0，蔗糖尚未转化〕，蔗糖尚未转化〕 当当时间为t时，蔗糖，蔗糖浓度度为C，此，此时旋光度旋光度为αt，即：，即：体系最终的旋光度为：体系最终的旋光度为：〔〔t=∞，蔗糖已完全，蔗糖已完全转化〕化〕〔〔2〕〕〔〔3〕〕〔〔4〕〕α0- α∞=(β反反-β生生)C0 (5) αt- α∞=(β反反-β生生)C (6) (5)式除以式除以(6)式，得：式，得：(7)将将 (7) 式代入式代入(1)式即得：式即得： 显然，以然，以ln(αt-α∞)对t作作图可得不断可得不断线，从直，从直线斜率即可求得反响速率常数斜率即可求得反响速率常数K 假设知道不同温度下的速率常数，假设知道不同温度下的速率常数，那么可求出反响的活化能那么可求出反响的活化能Ea值：值：药品仪器1. 旋光仪；旋光仪；2. 超级恒温器；超级恒温器；3.电热恒温水浴锅；电热恒温水浴锅；4. 移液管、锥形瓶、容量瓶等；移液管、锥形瓶、容量瓶等；5. 蔗糖蔗糖(10％％)、、HCl(2mol/L)等。

等实验步骤开启恒温器开启恒温器旋光仪开关旋光仪开关调理温度调理温度仪器调零仪器调零封锁旋光仪封锁旋光仪整理实验台整理实验台 蔗糖盐酸蔗糖盐酸恒温恒温15分分水解过程的水解过程的旋光度测定旋光度测定完全水解的完全水解的旋光度测定旋光度测定温度设定及旋光仪零点校正•温度温度设定：定：调理恒温器的接点温度理恒温器的接点温度计，，至至25℃〔以玻璃温度〔以玻璃温度计为准〕准〕•旋光旋光仪零点校正：用蒸零点校正：用蒸馏水清洗水清洗样品管品管后，向管内倒后，向管内倒满蒸蒸馏水〔不水〔不产生气泡〕，生气泡〕，用用滤纸吸干管外壁的水，将吸干管外壁的水，将样品管放入品管放入旋光旋光仪中，中，调整旋光度的刻度整旋光度的刻度值为零或零或其零刻度附近其零刻度附近•用移液管汲取用移液管汲取25ml10％蔗糖溶液参与到％蔗糖溶液参与到50ml的磨口三角瓶中的磨口三角瓶中•用移液管汲取用移液管汲取25ml2mol/L盐酸参与到盐酸参与到50ml的磨口三角瓶中的磨口三角瓶中•把两个三角瓶同时放入超级恒温器中，恒把两个三角瓶同时放入超级恒温器中，恒温温15分钟•待蔗糖与盐酸溶液恒温待蔗糖与盐酸溶液恒温15分钟后取出，分钟后取出，把盐酸溶液倒入到蔗糖溶液中，参与一把盐酸溶液倒入到蔗糖溶液中，参与一半时开场计时，全部参与后摇匀；半时开场计时，全部参与后摇匀；•混合后的溶液，倒入旋光管中〔不产生混合后的溶液，倒入旋光管中〔不产生气泡〕，用滤纸吸干管外壁的溶液，将气泡〕，用滤纸吸干管外壁的溶液，将旋光管放入旋光仪中，每旋光管放入旋光仪中，每5分钟测一次分钟测一次旋光度的值，旋光度的值，20分钟后，每分钟后，每10分钟测一分钟测一次，在次，在40分钟、分钟、55分钟、分钟、75分钟、分钟、100分钟各测一次旋光度的值，实验终了。

分钟各测一次旋光度的值，实验终了•把剩余的水解反响液，放在把剩余的水解反响液，放在电热恒恒温水浴温水浴锅中，在中，在60℃条件下恒温条件下恒温30分分钟，然后移到超，然后移到超级恒温器中恒温恒温器中恒温15分分钟•测定完全水解的旋光度的定完全水解的旋光度的值即即α∞实验数据记录实验日期：日期： ；；超超级恒温器温度：恒温器温度： ℃；旋光；旋光仪零点：零点： αt的的测定：定：最最终旋光度旋光度α∞= 时间(min)旋光度αt数据处置1.计算算αt-α∞和和ln(αt-α∞)；；2.作作ln(αt-α∞)~t关系关系图；； 3.计算直算直线斜率斜率k，反响速率常数，反响速率常数K；；4.求出半衰期求出半衰期t1/2计算αt-α∞和ln(αt-α∞)的结果时间(min)αt-α∞ln(αt-α∞)t1 t2 t(min)ln(αt-ln(αt-ln(αt-ln(αt-α∞)α∞)α∞)α∞)0ABln(αt-ln(αt-ln(αt-ln(αt-α∞)1α∞)1α∞)1α∞)1ln(αt-ln(αt-ln(αt-ln(αt-α∞)2α∞)2α∞)2α∞)2 直线斜率：反响速率常数： 半衰期：实验结果与讨论⑴结果：实测值为Ｋ=⑵计算实验偏向：⑶分析产生偏向的缘由：⑷有何建议与想法？本卷须知：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，不要发生漏液景象；2.样品管洗涤及装液时要保管好玻璃片和橡皮垫圈，防止摔碎或丧失；3.配制蔗糖溶液时要留意使蔗糖固体全部溶解，并充分混均溶液；4.测定α∞时，要留意被测样品在50~60℃条件恒温50min后(但不能超越60℃，否那么有副反响发生)，移到超级恒温器中再恒温20min；5.必需对旋光仪调零校正，假设调不到零，需求进展数据校正。

思索题 1.在混合蔗糖溶液和在混合蔗糖溶液和盐酸溶液酸溶液时，是将，是将盐酸溶酸溶液加到蔗糖溶液中，可否将蔗糖溶液加到液加到蔗糖溶液中，可否将蔗糖溶液加到盐酸酸溶液中？溶液中？为什么？什么？ 2.假假设不用蒸不用蒸馏水校正旋光水校正旋光仪的零点，能否会影的零点，能否会影响响实验结果的准确度？果的准确度？ 3.如何从如何从实验结果，分析果，分析阐明蔗糖水解反响明蔗糖水解反响为一一级反响？影响反响速率常数的要素有哪些？反响？影响反响速率常数的要素有哪些？ 4.测定定α∞时，蔗糖水解反响液恒温的温度不能，蔗糖水解反响液恒温的温度不能超越超越60℃为什么？什么？重点难点•重点：掌握旋光仪的运用方法；蔗糖水解反响用旋光度表示动力学方程推导•难点：旋光仪的构造及原理文献值：温度和盐酸浓度对蔗糖水解速率常数K的影响HCl/molHCl/mol· ·L L- -1 1K K××10103 3/min/min-1-1K K××10103 3/min/min-1-1K K××10103 3/min/min-1-125 25 ℃(298.15K)℃(298.15K)30 30 ℃(308.15K)℃(308.15K)35 35 ℃(318.15K)℃(318.15K)0.05020.41691.7386.2130.25122.2559.35535.860.41374.04317.0060.620.900011.1646.76148.81.21417.45575.97注：蔗糖溶液的浓度均为10% 活化能Ea=108kJ/mol。