實(shí)驗(yàn)12一級(jí)反應(yīng)-蔗糖的轉(zhuǎn)化

實(shí)驗(yàn)12一級(jí)反應(yīng)——蔗糖的轉(zhuǎn)化目的要求根據(jù)物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)，用測(cè)定旋光度的方法測(cè)定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反應(yīng)速率常數(shù)和半衰期。了解該反應(yīng)的反應(yīng)物濃度與旋光度之間的關(guān)系及一級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征。了解旋光儀的基本原理，掌握其使用方法及在化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)測(cè)定中的應(yīng)用。原理蔗糖轉(zhuǎn)化過(guò)程的方程是：其速率方程為：（12-1）式中為反應(yīng)速率常數(shù)，為時(shí)間時(shí)蔗糖濃度，此反應(yīng)在定溫條件下，在純水中進(jìn)行的反應(yīng)速率很慢，通常需要在催化下進(jìn)行，因此做催化劑，在反應(yīng)過(guò)程中濃度可視為不變，則式（12-1）變?yōu)椋海?2-2）式中。（12-2）式表明該反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)，但由于有大量水存在，雖然有部分水分子參加反應(yīng)，但在反應(yīng)過(guò)程中水的濃度變化極小而視為常數(shù)合并到中，故式（12-2）可寫成：（12-3）式中，故蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)可看作表觀一級(jí)反應(yīng)，當(dāng)時(shí)，蔗糖的初始濃度為，積分（12-3）式得：（12-4）若以對(duì)做圖，可得一條直線，從直線斜率可求得，當(dāng)時(shí)，半衰期，只決定于而與蔗糖起始濃度無(wú)關(guān)，這是一級(jí)反應(yīng)的特征。如何獲得不同時(shí)刻時(shí)的呢？因蔗糖及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物葡萄糖和果糖都含不對(duì)稱的碳原子，都具有旋光性，但旋光能力不同，故可利用體系在反應(yīng)過(guò)程中旋光度的變化來(lái)度量反應(yīng)過(guò)程，度量旋光度所用的儀器稱為旋光儀，它是利用偏振光通過(guò)具有旋光性的被測(cè)物質(zhì)，用檢偏鏡來(lái)測(cè)定旋光度的，其構(gòu)造及測(cè)量原理圖12-1。圖12-1旋光儀的構(gòu)造示意圖從圖12-1看出，自然光通過(guò)起偏鏡產(chǎn)生偏振光，該偏振光部分通過(guò)狹長(zhǎng)石英條（寬度為視野的1/3），偏振面被旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度Ф（Ф角很?。?，這種中間與兩邊偏振面不同（相差Ф角）的偏振光在樣品管中被旋轉(zhuǎn)（同樣角度）后到達(dá)檢偏鏡。如果檢偏鏡能通過(guò)的光振面與中間光偏振面一致，則視野中可見到如圖12-2（a），中間亮兩邊暗；同樣檢偏鏡能通過(guò)的光偏振面與兩邊的光一致，則視野中出現(xiàn)圖12-2（b），中間暗兩邊亮；在與圖12-2（a）和12-2（b）的角度都相差Ф/2角的地方，存在一點(diǎn)，整個(gè)視野的光亮度一致，如圖12-2（c）。這點(diǎn)作為讀數(shù)點(diǎn)，某溶液和純水的讀數(shù)之差就是溶液的旋光度。圖12-2旋光儀的三分視野圖旋光儀的大小與溶液中所含旋光物質(zhì)之旋光能力、溶劑性質(zhì)、溶液的濃度、光源波長(zhǎng)以及溫度等有關(guān)。當(dāng)其它條件均固定是，旋光度與反應(yīng)物質(zhì)濃度呈線性關(guān)系，即：式中的比例常數(shù)與物質(zhì)之旋光能力、溶劑性質(zhì)、溶液厚度、溫度等有關(guān)。當(dāng)波長(zhǎng)、溶劑及溫度一定時(shí)，溶液的旋光度與濃度、樣品長(zhǎng)度成正比，即式中的比例常數(shù)稱為比旋光度，可用來(lái)度量物質(zhì)的旋光能力，20為實(shí)驗(yàn)溫度20℃，D是指所用鈉光燈源D線，波長(zhǎng)5893，L為樣品管長(zhǎng)度（dm）,為濃度（g/100ml）。反應(yīng)物蔗糖為右旋物質(zhì)，比旋光度；生成物中葡萄糖也是右旋物質(zhì)，；果糖是左旋物質(zhì)，其。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖的右旋性大，所以生成