是与物质的旋光能力、溶液层厚度、溶剂性质、光源的波长、溶液温度等有关的常数。
可见,旋光度与物质的浓度有关,且溶液的旋光度为各组分旋光度之和。 反应进程中,溶液的旋光度变化情况如下:
当反应开始时,t=0,溶液只有蔗糖的右旋,旋光度为正值,随着反应的进行,蔗糖溶液减少,葡萄糖和果糖浓度增大,由于果糖的左旋能力强于葡萄糖的右旋。整体来说,溶液的旋光度随着时间而减少。当反应进行完全时,蔗糖溶液为零,溶液中只有葡萄糖和果糖,这时,溶液的旋光度为负值。可见,反应过程中物质浓度的变化可以用旋光度来代替表示。 下面将反应过程中浓度变化转变为旋光度的变化。
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6
蔗糖 葡萄糖 果糖
t = 0 0
t = t
C0
0
Ct
C0-Ct
C0-Ct
t =
0 C0
C0
当t=0时,溶液中只有蔗糖,溶液的旋光度值为:
当
t=
时,溶液中只有葡萄和果糖,溶液的旋光度值为:
0 = k=(k
蔗糖
C0——①
葡+
k果)C0——②
当t=t时,溶液中有葡萄糖和果糖,此时溶液的旋光度值为
t = k
蔗糖
Ct + (k葡+k果)(C0-Ct)——③
=[k
-(k
①-②得:
0 -
蔗糖 葡+
k果)]C0
即:C0=
(
0-
)/[k蔗糖 -(k葡+k果)]——④
③-②得: t -
= k
蔗糖
Ct + (k葡+k果)(C0-Ct)-(k葡+
k果)C0
=
k蔗糖Ct + (k葡+k果)C0-(k葡+k果)
Ct-(k葡+k果)C0
=
k蔗糖Ct-(k葡+k果)Ct
蔗糖-(
= [k 即:Ct
=(
t-
k葡+k果)]Ct
)/[k蔗糖-(k葡+k果)]——⑤
将④和⑤两式代入
lnC0/Ct = k t
中:
ln(ln(
0- )/( t-) = k t ——⑥ 0-
)——⑦
t-
) = - k t +ln(
从上式可见,以ln
(k。
t-)对 t作图,可得一直线,由直线斜率可求得速度常数
由于将蔗糖溶解于水中,加入HCl 后,还得将溶液装入旋光管中,这需要时间,因此无法
测定反应开始时的可通过作图可求得
。实验过程只能测定反应终了时的0。
和有不同时间t
下的 t。但
【仪器和试剂】
旋光仪 1台 旋光管 1套 记时器(秒表) 1块
容量瓶(50ml) 1个 锥形瓶(100ml) 2个 托盘天平 1台
烧杯(50ml,100ml) 各1个 移液管(25ml) 2支2M HClipiy溶液,蔗糖(分析纯)
【操作步骤】
1、 恒温(不作处理)
2、 旋光仪零点的校正:用蒸馏水调试旋光仪。测试三次蒸馏水的旋光度值,取其平均值。此为旋光仪的零点。
3、 蔗糖水解过程中不同时间t
下的
t的测定
① 10g蔗糖→50ml水溶液(50ml容量瓶),如有混浊,需过滤。
② 25ml蔗糖溶液 → 100ml锥形瓶 →恒温10~15 min
50ml 2mol/L HCl → 100ml锥形瓶 →恒温10~15 min
③ 25ml 2mol/L HCl → 25ml蔗糖溶液(100ml锥形瓶)。振荡混合。取一部分安装进旋光管叶进行测量。余下部分保留好
用于测定
注:在加入HCl一半时开始记时,作为反应的开始时间 。
之用。
④ 测定不同时间t
时的t。注意读数的方法。调整好三分视野暗度相同后,先记下时
间,而后再读取旋光值。按教材要求 的时间下进行测量。 4、
反应终了时的
的测定
将上面步骤③中保留的混合液于
60℃下加热半小时,回室温后测定其旋光值,此为
【数据记录和处理】
1、将实验数据记录于下表:
盐酸浓度: M 实验温度: ℃ 大气压: Pa
:
2、 以ln( 3、 由截距求得
t-0。
)对t作图得一直线,从直线斜率可求得速度常数k;
4、 计算蔗糖水解反应的半衰期
t1/2。
【思考讨论题】
1、 为什么可以用蒸馏水来校正旋光仪的零点?
2、 在旋光度的测量中,为什么要对零点进行校正?它对旋光度的精确测量有什么影响?在
本实验中,若不进行校正对结果是否有影响? 3、 为什么配制蔗糖溶液可用托盘天平称量?
【注意事项】
1、 注意保护钠光灯,测到三十分钟后,每次测量间隔时应将钠光灯熄灭,下次测量前十分钟前再打开钠光灯。
2、 三分视野一定要调整正确,且每次都有一样的状态。 3、 实验完毕,一定要将旋光管清洗干净。
4、 如有可能,实验数据可采用计算机进行处理,同手工处理相比较。推荐使用origin5.0或是origin6.0,
【偏振光与旋光性】