一、實驗目的
1．根據物質的光學性質研究蔗糖水解反應，測定其反應速率常數和半衰期。
2．了解反應物濃度與反應體系旋光度之間的關係。
3．掌握旋光儀的使用方法。
二、實驗原理
蔗糖溶液在酸性介質中可水解生成葡萄糖和果糖。反應如下：
（蔗糖葡萄糖） （果糖）
水解反應中，水是大量的，雖然有部分水分子參加了反應，但與溶質濃度的改變相比可以認為它的濃度是恆定的，而且氫離子是催化劑，其濃度也保持不變，故反應速率只與蔗糖濃度有關，可視為一級反應，其速率方程為：
17.1）
積分上式得17.2）
反應的半衰期與反應速率常數的關係式為：
17.3）
由積分式不難看出：只要測得不同反應時刻對應的反應物濃度，就可以lnc對c作圖得到一條直線，由直線斜率求得反應速率常數。然而，反應是在不斷進行，要快速分析出不同時刻反應物的濃度是困難的。
在本實驗中，蔗糖及其水解產物都具有旋光性，即能夠通過它們的偏振光的偏振面旋轉一定的角度(該角度稱為旋光度，常以α 符號表示)，來量度其濃度。蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，所以隨水解反應的進行，反應體系的旋光度會由右旋逐漸轉變為左旋，因此可以利用體系在反應過程中旋光度的改變來量度反應的程序。
測定物質旋光度所用的儀器稱為旋光儀。溶液的旋光度與溶液中所含旋光物質的旋光能力，溶劑性質、溶液濃度、樣品管長度、光源波長和溫度等因素有關。
17.4）
式中為比旋光度，可以量度物質的旋光能力，為所用光源的波長，一般用鈉光的d線，其波長為5.89×10-7m,為測定溫度（℃），為樣品管長度，為旋光物質的物質的量濃度,m為旋光物質的摩爾質量。
由（17.4）式可以看出，當其它條件不變時，旋光度與物質濃度成正比，即
17.5）
式中為比例係數。
蔗糖是右旋物質(比旋光度，產物中葡萄糖也是右旋物質（），果糖是左旋物質（）。因此當水解反應進行時，右旋角不斷減小，當反應終了時，體系將經過零變成左旋。
設、和分別表示反應在起始時刻、時刻和無限長時體系的旋光度。反應在相同條件下進行，旋光度與濃度成正比，而且溶液的旋光度為各組成旋光度之和。
由（17.5）式可匯出
17.6）
17.7）
將（17.6）、（17.7）代入（17.2）式可得
17.8）
以對時間t作圖可得一條直線，由直線的斜率即可求得反應速率常數
三、儀器和試劑
自動指示旋光儀 1臺移液管（25ml） 2支
超級恆溫槽 1臺燒杯 (150ml) 2個
恆溫水浴 1臺吸耳球1個
秒錶1塊蔗糖(ar)
容量瓶（50ml） 1個hcl溶液（
錐形瓶(100ml) 2個
四、實驗步驟
1． 調節超級恆溫槽的溫度在25±0.1℃，用蒸餾水洗淨帶有恆溫水套的樣品管，然後將其接通恆溫水。
2． 溶液配製與恆溫
稱取10克蔗糖於燒杯中，加蒸餾水溶解，移至50ml容量瓶定容至刻度，用移液管吸取25ml蔗糖溶液注入一錐形瓶中，將兩個錐形瓶用玻璃塞或橡皮塞蓋好後，置於25±0.1℃的恆溫槽中恆溫10～15分鐘。
3． 儀器零點校正
將儀器面板上的光源開關向下板至「∽」處，開啟電源開關預熱5-10分鐘，再將光源開關扳指「-」處。將旋光管一端的套蓋旋緊，由另一端注滿蒸餾水並使液體呈凸液面，取玻璃蓋片沿管口輕輕推入蓋好，再旋緊套蓋，勿使漏夜或有較大氣泡產生。旋緊套蓋時注意用力適當，若用力過大，易壓碎玻璃蓋片，或使玻璃片產生應力，影響旋光度。
若管中液體有微小氣泡，可將其趕至管一端的凸肚部分。用乾布或濾紙擦乾旋光管外面，用鏡頭紙擦淨兩端玻璃片，將旋光管放入旋光儀，蓋上儀器面蓋。開啟示數開關，待刻度讀數基本穩定後，再調節調零旋鈕使讀數置零。
圖ⅲ-17-1 帶有恆溫水套的旋光管
4． 的測定
將恆溫後的兩個錐形瓶取出，將hcl溶液傾倒至蔗糖溶液中。傾倒的同時，開始用秒錶計時，然後將兩錐形瓶互相傾倒2～3次，使溶液混合均勻。用少許混合液蕩洗旋光管2-3次，然後按步驟3操作。
將加好溶液的旋光管擦淨外面和兩端玻璃蓋片，置於旋光儀中，開啟示數開關測量各時間時溶液的旋光度，反應前期速度較快，可每兩分鐘測一次，以後由於反應物濃度降低使反應速度變慢，可以每5～10分鐘測一次，測至60分鐘即可。實驗測量參考時間：從混合計時起，4，6，8，10，15，20，30，40，50，60分鐘。
5． 的測定
將步驟4中的剩餘混合液置於50-60℃的水浴中加熱30分鐘，以加速水解反應，然後冷卻至實驗溫度，測其旋光度，此值即可認為是α∞或將剩餘混合液在室溫下保持48小時，重新恆溫至實驗溫度，測其旋光度，此值即
6． 其它溫度下水解反應速率常數的測定
此步驟可根據情況選做。
7． 實驗結束後切記將旋光管內外用蒸餾水洗淨，擦乾，防止酸對旋光管和儀器的腐蝕。
五、實驗資料記錄和處理
1． 將實驗資料記錄於下表：
室溫： 大氣壓： 反應溫度
2． 以對作圖。
3． 由直線斜率求蔗糖水解反應的速率常數，並計算半衰期
六、思考題
1． 蔗糖水解反應速率常數和哪些因素有關？
2． 為什麼可用蒸餾水來校正旋光儀的零點？求速率常數時，所測旋光度是否必須進行零點校正？
3． 為什麼配蔗糖溶液可以用粗天平稱量？
4． 記錄反應開始的時間遲點或早點是否影響值的測定？
5． 反應開始時，為什麼將鹽酸溶液倒入蔗糖溶液中，而不是相反？
七、文獻參考值
1． 摘自robert hanabook of chemistry and
2． 摘自
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