1．  用旋光法测定蔗糖在酸存在下的水解速率常数。

2．  掌握旋光仪的原理与使用方法。

 

 

蔗糖水溶液在有氢离子存在时将发生水解反应：

  

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

 

蔗糖、葡萄糖、果糖都是旋光性物质，它们的比旋光度为：

[α_蔗]_D=66.65⁰， [α_葡]_D=52.5⁰， [α_果]_D=-91.9⁰

式中： 表示在20℃用钠黄光作光源测得的比旋光度。正值表示右旋，负值表示左旋。由于蔗糖的水解是能进行到底的，并且果糖的左旋远大于葡萄糖的右旋性，因此在反应进程中，将逐渐从右旋变为左旋。

当氢离子浓度一定，蔗糖溶液较稀时，蔗糖水解为假一级反应，其速率方程式可写成：

                                                   (1)

 

式中：C_A0——蔗糖初浓度；C_A——反应t时刻蔗糖浓度。

当某物理量与反应物和产物浓度成正比，则可导出用物理量代替浓度的速率方程。

对本实验而言，以旋光度代入（1）式，得一级反应速度方程式：

  以 ln(α-α_∞)/对t作图，直线斜率即为-k。

通常有两种方法测定α_∞ 。一是将反应液放置48小时以上，让其反应完全后测 _；一是将反应液在50—60℃水浴中加热半小时以上再冷到实验温度测 。前一种方法时间太长，而后一种方法容易产生副反应，使溶液颜色变黄。本实验采用Guggenheim法处理数据，可以不必测α_∞ 。

把在t和t+△（△代表一定的时间间隔）测得的 分别用α_t 和α_t+△表示，则有

                                                                       (3)

                          (4)

(3)式—(4)式 :

取对数:

         (5)

 

从(5)式可看出，只要△保持不变，右端第一项为常数，从  ln(α_t-α_t+△)  对t作图所得直线的斜率即可求得k。△可选为半衰期的2-3倍，或反应接近完成的时间之半。本实验可取△=30min，每隔5min取一次读数。

 

仪器与试剂  旋光仪全套；25ml容量瓶1个；25ml移液管1支；100ml锥形瓶1个；50ml烧杯1个。4mol•L^-1HCl；蔗糖。

 

 

 

1、先作仪器零点校正。将空的或装满水的旋光管置于旋光仪暗匣内，开亮光源，眼对目镜，旋转检偏镜，同时调整焦距，直至视野亮度均匀，观察此时读到的旋光度是否为零，（见零度视场）。如不是零，需调整到零。

2、在小烧杯中称取蔗糖约5g，用少量蒸馏水溶解，倾入25ml容量瓶中，稀释至刻度，再倾入100ml锥形瓶中。又用25ml移液管吸取4mol•L^-1盐酸溶液放入锥形瓶中。及时记录反应开始时间，混合均匀，尽快用此溶液淌洗旋光管后立即装满旋光管，盖上玻璃片，注意勿使管内存在气泡，旋紧管帽后即放置在旋光仪中测出比旋光度。每隔5min测一次，经1小时后停止实验。

 

 

1、取△为30min，每5min取一次数据，列出记录表格。

 

2、以  ln(α_t-α_t+△) 对t作图，从所得直线斜率求k。,并求t_1/2。

 

 

1、接通电源，约点燃10min，待完全发出钠黄光后，才可观察使用。

2、检验度盘零度位置是否正确。（见零度视场）

3、把待测溶液盛入试管时，应注意试管两端螺旋不能旋得太紧（一般以随手旋紧不漏水为止），以免护玻片产生应力而引起视场亮度发生变化，影响测定准确度，并将两端残液揩拭干净。

4、打开镜盖，把试管放入镜筒中测定，并应把镜盖盖上和试管有圆泡一端朝上，以便把气泡存入，不致影响观察和测定。

5、调节视度螺旋至视场中三分视界清晰时止。（a）或（b）

6、转动度盘手轮，至视场照度相一致（暗视场）时止。(如右下图)

7、从放大镜中读出度盘所旋转的角度。

8、试管使用后，应及时用水或蒸馏水冲洗干净，揩干藏好。