盐酸溶液 等体积混合，用旋光仪测定旋光度随时间的变化关系，然后推算蔗糖的水解程度。

因为蔗糖具有右旋光性，比旋光度为
=66.37o ，而水解产生的葡萄糖为右旋性物质，其
比旋光度为 =52.7o ；果糖为左旋光性物质，其比旋光度为 = -92o ，由于果糖的左旋性比较大，故反应进行时，右旋数值逐渐减小，最后变成左旋，因此蔗糖水解作用又称为转化作用。

用旋光仪器测得旋光度的大小与溶液中被测物质的旋光性、溶剂性质与光源波长、光源经过的的厚度、测定时温度等因素有关。

当这些条件固定时，旋光度α与被测溶液的浓度a 呈直线关系，所以
α0=A 反a （t =0蔗糖未转化时的旋光
度） （3.6）
α∞=A 生a （t =∞蔗糖全部转化时的旋
光度） （3.7）
αt =A 生(a-x )+ A 生x {t = t 蔗糖浓度为
(a-x )时的旋光度} （3.8）
式中，A 反、A 生为反应物与生成物的比例常
数，a 为反应物起始浓度也是水解结束生成物的20][D α20
][D α20][D
α
浓度，x 为t 时生成物的浓度。

由（3.6），（3.7），（3.8）式得： （3.9）
将式（3.9）代入（3.3），则得： （3.10）
将
式（ 3.10）整理得： (3.11)
以lg(αt -α∞)对t 作图，由直线斜率求出速率常数k 。

如果测出不同温度时的k 值，利用Arrhenius
公式求出反应在该温度范围内的平均活化能。

三、仪器与药品
旋光仪及其附件1套，叉形反应管2只，恒温槽及其附件1套，停表1只，容量瓶（100mL ）1个，（25mL ）3只。

移液管（25mL ，胖肚）1根，移液管（25mL ，刻度）1根，烧杯（50mL ）1只，洗瓶1只，洗耳球1个。

蔗糖（分析纯），盐酸1.8mol .L -1。

四、实验步骤
1.仪器装置
∞
∞--=-ααααt x a a 0∞∞--=ααααt t k 0
ln 1)ln()ln(0∞∞-+-=-ααααkt t 2
ln RT E dT k d a =
请仔细了解旋光仪的构造和原理，掌握使用方法。

2.旋光仪的零点校正
蒸馏水为非旋光物质，可以用来校正旋光仪的零点（即a=0时仪器对应的刻度）。

校正时，先洗净样品管，将管的一端加上盖子，并由另一端向管内灌满蒸馏水，在上面形成一凸面，然后盖上玻璃片和套盖，玻璃片紧贴于旋光管，此时管内不应有气泡存在。

必须注意套盖时，一只手握住管上的金属鼓轮，另一只手旋套盖，不能用力太猛，以免压碎玻璃片。

然后用吸滤纸将管外的水擦干，再用擦镜纸将样品管两端的玻璃片擦净，放入旋光仪的光路中。

打开光源，调节目镜聚焦，使视野清晰，再旋转检偏镜至能观察到三分视野暗度相等为止。

记下检偏镜的旋光度α，再重复测量数次，取其平均值。

此平均值即为零点，用来校正仪器系统误差。

3.反应过程的旋光度测定
洗净、烘干4支具塞大试管备用。

将恒温槽调节到所需的反应温度（如25℃、30℃或35℃）。

在锥形瓶内，称取20g蔗糖，加入100mL蒸馏水，使蔗糖完全溶解，若溶液混
浊，则需过滤。

用移液管吸取20%蔗糖溶液25mL，放入预先已清洁干燥的50mL试管内并加盖。

同法，用另一支移液管吸取25mL4mol.L-1HCl溶液，放入另一支50mL试管内并加盖。

将两支试管一起置于恒温槽恒温大约10min。

然后将两试管取出，擦干试管外壁的水珠，将HCl溶液倒入蔗糖溶液中，同时记下时间，来回倒三、四次，使之均匀后，立即用少量反应液荡洗旋光管2~3次后，装满旋光管，旋上套盖，不得留有气泡，放进恒温槽中恒温（注意：荡洗和装样只能用去一半左右的反应液）。

要求在反应开始后2~3min内测定第一个数据（约在5o左右）。

在以后的15min内，每间隔1min测量一次。

随后由于反应物浓度降低而使反应速率变慢，此时可将每次测量的时间间隔适当放宽，一直测量到反应时间为50min为止（因为旋光度随时间而改变，温度在观察过程中亦在变化，所以测定时要力求动作迅速熟练）。

在此期间，将剩余的另一半反应液置于50~60℃的水浴内温热待用。

4.α∞的测量
将已在50~60℃水浴内温热40min的反应
液取出，冷至实验温度下测定旋光度。

在10~15min内读取5~7个数据，如在测量误差范围内，取其平均值，即为α∞。

5.将恒温水浴的温度调高5℃，按上述步骤3和4再测量一套数据。

五、实验注意事项
1. 蔗糖在配制溶液前，需先经380K烘干。

2. 在进行蔗糖水解速率测定前，要熟练掌握
旋光仪的使用，能正确而迅速地读出其读数。

3. 旋光管管盖只要旋至不漏水即可，过紧的
旋钮会造成损坏，或因玻璃片受力产生应力而致使有一定的假旋光。

4. 旋光仪中的钠灯不宜长时间开启，测量间
隔较长时，应熄灯，以免损坏。

5. 反应速率与温度有关，故两溶液需待恒温
至实验温度后才能混合。

6．实验结束后，应洗净旋光管并干燥，防止酸对旋光管的腐蚀。

六、数据记录及处理
表1.蔗糖水解速率常数的测定
l n (αt -α∞)反应时间t/s
l n (αt -α∞)
反应时间t/s
零点校正α水=-0.20o
由图中可知：反应温度为303.2K时，速率常数k1=6.4255×10-4s-1
反应温度为298.9K时，速率常数k2=4.9336×10-4s-1
由阿仑尼乌斯公式：lnk2/k1= -E a/R (1/T2-1/T1)，计算此温度区间的活化能E a。

ln6.4255/4.9336= -E a /8.314(1/303.2-1/298.9)
E a=46.3kJ∙mo l-1。

七、思考题
1、实验中用蒸馏水来校正旋光仪的零点，试
问在蔗糖水解反应过程中所测定的旋光度是否必须要进行零点校正？
答：因为结果计算无须用到绝对量，只要
知道（αt-α∞）的相对量就可以了，所以不强求要进
行零点校正。

2、配制溶液时不够精确，对测定结果是否
有影响？
笿：酸在这里起催化剂的作用，其浓度对
速率常数有影响；但蔗糖溶液的浓度对速
率常数无影响。

若是测定活化能，则盐酸
溶液和蔗糖溶液的浓度变化对其无影响。

3、配制蔗糖溶液和盐酸溶液时，是将盐酸
溶液回到蔗糖溶液里去，可否将蔗糖溶液
加到盐酸溶液中去？为什么？
答：不行。

因为将蔗糖溶液加到盐酸溶液
中去，酸度很大，蔗糖水解很快，浓度变
化迅速，来不及通过旋光度来测定其浓度，
误差很大。

4、本实验中要想减少实验误差应该怎样
做？
答：旋光度测定时，要保证温度恒定，最
好采用循环恒温的旋光仪；使用长的旋光
管；盐酸用量必须精确一致；反应温度要
恒定等。

5、在测量蔗糖转化速率常数时，选用长的
旋光管好？还是短的旋光管好？
答：选用较长的旋光管好。

根据公式
20][D
＝α×1000/LC ，在其它条件不变情况下，L 越长，α越大，则α的相对测量误差越小。

6、如何根据蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光
度计算α0和α∞？
答：α0= × L ×[蔗糖]0/1000
α∞= × L ×[葡萄糖]∞/1000+ × L ×[果糖]∞/1000
、 、 分
别表示用钠黄光作光源在t ℃时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度；L (用dm 表示)为旋光管的长度；[蔗糖]0为反应液中蔗糖的初始浓度，[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示水解反应完全时，葡萄糖和果糖的浓度。

设t =20℃，L =2dm ，[蔗糖]0=100g ∙L -1 ，
则：[果糖]∞=[葡萄糖]∞=52.6g ∙L -1
=66.37o ，
=52.7o ， = -92o
α0=66.37×2×100/1000=13.27o
α∞=52.7×2×52.63/1000-92×2×52.6/1000=
-4.14o
7、蔗糖的转化速率常数k 和哪些因素有t D ]蔗糖[αt D ]葡萄糖[αt D ]果糖[αt D ]蔗糖[αt D ]葡萄糖[αt D ]果糖[α20
D ]蔗糖[α20
D ]葡萄糖[α20D ]果糖[α
关？
答：与反应温度、催化剂(H+浓度）有关。