旋光法測定蔗糖轉化反應的速率常數實驗報告
一、實驗名稱：旋光法測定蔗糖轉化反應的速率常數 二、實驗目的
1、瞭解旋光儀的基本原理，掌握旋光儀的正確使用方法； 2、瞭解反應的反應物濃度與旋光度之間的關係； 3、測定蔗糖轉化反應的速率常數。
三、實驗原理
蔗糖在水中水解成葡萄糖的反應為：
C12H22O11+H20→ C6H12O6+C6H12O6
蔗糖 葡萄糖果糖
為使水解反應加速，反應常以H3O+為催化劑，故在酸性介質中進行水解反應中。在水大量存在的條件下，反應達終點時，雖有部分水分子參加反應，但與溶質濃度相比認為它的濃度沒有改變，故此反應可視為一級反應，其動力學方程式為：
lnC=-kt+lnC0（1）
式中：C0為反應開始時蔗糖的濃度；C為t時間時的蔗糖的濃度。 當C=0.5C0時，t可用t1/2表示，即為反應的半衰期。
t1/2=ln2/k
上式説明一級反應的半衰期只決定於反應速率常數k，而與起始無關，這是一級反應的一個特點。
本實驗利用該反應不同物質蔗比旋光度不同，通過跟蹤體系旋光度變化來指示lnC與t的關係。在蔗糖水解反應中設β1、β2、β3分別為蔗糖、葡萄糖和果糖的旋光度與濃度的比例常數
C12H22O11(蔗糖)+H20→ C6H12O6 (葡萄糖)+C6H12O6 (果糖)
t=0C0β1 0 0 α= C0β1
t=t Cβ1 ( C -C0)β2 ( C -C0)β3αt=Cβ1+( C -C0)β2+ ( C -C0)β3
t=∞0β2C0 β2C0 α∞=β2C0+β2C0 由以上三式得：
ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞)
由上式可以看出，以ln(αt-α∞) 對t 作圖可得一直線，由直線斜率即可求得反應速度常數k 。 四、實驗數據及處理：
1. 蔗糖濃度：0.3817 mol/L HCl濃度：2mol/L 2. 完成下表：=-1.913
表1 蔗糖轉化反應旋光度的測定結果
五、作lnt~ t圖，求出反應速率常數k及半衰期t1/2 求算過程：
由計算機作圖可得斜率=-0.02 既測得反應速率常數k=0.02
t1/2 =ln2/k=34.66min 六、討論思考：
1．在測量蔗糖轉化速率常數的，選用長的旋光管好？還是短的旋光管好？答：選用較長的旋光管好。根據公式〔α〕＝α×1000/Lc，在其它條件不變情況下，L越長，α越大，則α的相對測量誤差越小。
2．如何根據蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度計算α0和α∞答：α0＝〔α蔗糖〕Dt℃L[蔗糖]0/100
α∞＝〔α葡萄糖〕Dt℃L[葡萄糖]∞/100＋〔α果糖〕Dt℃L[果糖]∞/100
式中：[α蔗糖]Dt℃，[α葡萄糖]Dt℃，[α果糖]Dt℃分別表示用鈉黃光作光源在t℃時蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度，L(用dm表示)為
旋光管的長度，[蔗糖]0為反應液中蔗糖的初始濃度，[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反應完成時的濃度。
設t＝20℃ L=2 dm [蔗糖]0=10g/100mL 則： α0＝66.6×2×10/100＝13.32°
α∞＝骸2×10/100×（52.2-91.9）＝－3.94°
3．在旋光度的測量中，為什麼要對零點進行校正可否用蒸餾水來進行 校正在本實驗中若不進行校正，對結果是否有影響
答：若需要精確測量α的絕對值，則需要對儀器零點進行校正，因為儀器本身有一系統誤差；水本身沒有旋光性，故可用來校正儀器零
點。本實驗測定k不需要對α進行零點校正，因為αt，α∞是在同一台儀器上測量，而結果是以ln(αt－α∞)對t作圖求得的。
4．記錄反應開始的時間晚了一些，是否影響k值的測定為什麼答：不會影響；因為蔗糖轉化反應對蔗糖為一級反應，本實驗是 以ln(αt－α∞)對t作圖求k，不需要α0的數值。
5．如何判斷某一旋光物質是左旋還是右旋
答：根據公式[α]t℃D＝α×100/Lc，在其它條件不變的情況下，α與濃度成正比。配製若干不同濃度的溶液，測定其旋光度。即可判斷。
6．配製蔗糖溶液時稱量不夠準確或實驗所用蔗糖不純對實驗有什麼影響答：此反應對蔗糖為一級反應，利用實驗數據求k時不需要知道蔗糖的初始濃度。所以配溶液時可用粗天平稱量。若蔗糖中的不純物對 反應本身無影影響，則對實驗結果也無影響。