【目的要求】
1、根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速度常数，计算反应的半衰期，并根据阿伦尼乌斯公式求算蔗糖转化的活化能。
2、了解旋光仪的基本原理、掌握使用方法。
3 了解一级反应速率公式及动力学特点，熟悉准一级反应的速率公式。
【基本原理】
蔗糖在水中水解成葡萄糖与果糖的反应为
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6
蔗糖 葡萄糖 果糖
为使水解反应加速，反应常常以H3O+为催化剂，故在酸性介质中进行，本实验采用2M HCl。由于在较稀的蔗糖溶液中，水是大量的，反应达终点时，虽然有部分水分子参加了反应，但与溶质（蔗糖）浓度相比可以认为它的浓度没有改变。因此，在一定的酸度下，反应速度只与蔗糖的浓度有关，所以该反应可视为一级反应（动力学中称之为准一级反应）。该反应的速度方程为： －dC/dt = kC
其中Ｃ为蔗糖溶液的浓度，k为蔗糖在该条件下的水解反应速度常数
令蔗糖开始水解反应时的浓度Ｃ０，水解到某时刻时的蔗糖浓度为Ｃt，对上式进行积分得：
lnC0/Ct = k冰点渗透压t
该反应的半衰期与k的关系为：
t1/2 = ln2/k
蔗糖、葡萄糖、果糖都是 旋光性
的物质，即都能使透过它们的偏振光的振动面旋转一定的角度，称为旋光度，以表示。其中蔗糖、葡萄糖能使偏振光的振动面按顺时针方向旋转，为右旋光性物质，旋光度为正值。而果糖能使偏振光的振动面按逆时针方向旋转，为左旋光性物质，旋光度为负值。量度旋光度的仪器为旋光仪，当温度、波长及溶剂一定时，旋光度的数值为： ＝ l Cm
或 = l C
l —— 液层厚度，即盛装溶液的旋光管的长度，
Cm ，Ｃ—— 旋光物质的质量摩尔浓度，体积摩尔浓度
—— 比旋光度，t为温度，Ｄ为所用光源的波长。
在其他条件不变的情况下，旋光度与反应物浓度Ｃ成正比。即：
＝ Ｋ’Ｃ
Ｋ’——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 Ｃ0 ０ ０
t = t 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： 0 ＝ k蔗糖Ｃ０——①
当t=时，溶液中只有葡萄和果糖，溶液的旋光度值为： ＝（k葡＋k果）Ｃ０——②血压袖带
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
①－②得： 0 － ＝［k蔗糖 －（k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
＝ ［k蔗糖－（k葡＋k果）］Ct
即：Ct＝（ t－）／［k蔗糖－（k葡＋k果）］——⑤
将④和⑤两式代入 lnC0/Ct = k t 中：
ln（0－ ）/（ t－） = k t ——⑥
ln（ t－） = － k t ＋单向器ln（0－ ）——⑦
手动注油器
从上式可见，以ln（电容手套 t－）对 t作图，可得一直线，由直线斜率可求得速度常数k。
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0。实验过程只能测定反应终了时的和有不同时间t下的 t。但可通过作图可求得0。
【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
用于测定之用。
注：在加入HCl一半时开始记时，作为反应的开始时间 。
④尼龙包胶线 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
