实验十 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数

目的要求

1. 了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的使用方法。

2. 了解反应物浓度和旋光度之间的关系。

3. 测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。

基本原理

蔗糖转化的反应式为：

C12H22O11 ( 蔗糖 ) + H2O → C6H12O6 ( 葡萄糖 ) + C6H12O6 ( 果糖 )

糖转化反应可看作是一级反应。一级反应的速率方程表达式如下：-dc/dt=kc

积分可得：lnc=lnc0-kt

当 c=1/2 c0 时，时间 t 可用 t1/2 表示，即反应的半衰期：t1/2=ln2/k=0.693/k

kkt /693.0/2ln2/1

作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度＝ 66.6o ；生成物中葡萄糖也是右旋性物质，其比旋光度 =52.5o ；但果糖是左旋性物质，其比旋光度 =-91.9o 。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈现左旋性质。因此随着反应的进行，体系的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，体系的旋光度可恰好等于零，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∞ 。

ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞)

1. 配置蔗糖溶液 恒温水浴调至反应温度 25oC ，将高温槽调至 55oC 。称取 5g 蔗

糖，放入锥形瓶中。加入 25ml 蒸馏水，摇震，使之完全溶解。另一个锥形瓶中加入 25 命令 HCl 溶液。两个锥形瓶加塞，至于 25 oC 的恒温水浴中恒温 10min 以上。

2. 旋光仪的零点校正 蒸馏水为非旋光物质，可以用来校正旋光仪的零点。校正时，先

洗净样品管，将管的一端加上盖子，并由另一端向管内灌满蒸馏水，在上面形成一凸面，然后盖上玻璃片和套盖，玻璃片紧贴于旋光管，此时管内不应有气泡存在。必须注意旋紧套盖时，一只手握住管上的金属鼓轮，另只一手旋套盖，不能用力太猛，以免压碎玻璃片。然后用吸滤纸将管外的水擦干，再用擦镜纸将样品管两端的玻璃片擦净，放人旋光仪的光路中。按下零点校正按钮。

实验步骤

3. 反应过程的旋光度测定 将恒温好的 HCI 溶液倒人蔗糖溶液中，同时记下时间，来回倒三、

四次，使之均匀后，立即用少量反应液荡洗旋光管两次，然后将反应液装满旋光管，旋上套盖，放进已预先恒温的旋光仪内，测量各时间的旋光度。（注意：荡洗和装样只能用去一半左右的反应液。）要求在反应开始后 2min 内测定第一个数据。以后每间隔 5min 测量一次。共测 13 个数据。

在此期间，将剩余的另一半反应液置于 50 ～ 60℃ 的水浴内温热待用。

4. α∞ 的测量 将已在水浴内温热 50min 的反应液取出，冷至实验温度下测定旋

光度。在 10 ～ 15min 内，读取 5 ～ 7 个数据，如在测量误差范围内，则取其平均值，即为 α∞ 值。

数据处理1．分别将在两个不同温度下反应过程中所测得的旋光度 αt与对应时间 t列表，作出 αt-t曲线图。

2．别从两条 αt-t曲线上 10 ～ 40min 的区间内，等间隔取 8 个（ αt-t ）数组，并通过计算，以 ln(αt-α∞) 对 t 作图可得一直线，从直线斜率可求得反应速率常数 k ，并计算反应半衰期 t1/2 。

提问思考1. 实验中，我们用蒸馏水来校正旋光仪的零点，试问在蔗糖

转化反应过程中所测的旋光度 αt是否必须要进行零点校正？2. 配制蔗糖溶液时称量不够准确，对测量结果有否影响？3. 在混合蔗糖溶液和盐酸溶液时，我们将盐酸溶液加到蔗糖溶液里去，可否将蔗糖溶液加到盐酸溶液中？为什么？