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旋光度法测蔗糖水解反应速率常数实验的热力学探究

2021-06-03于少芬赵倩何有清刘刚宋其圣苑世领

大学化学 2021年4期

于少芬,赵倩,何有清,刘刚,*,宋其圣,苑世领

1山东大学化学与化工学院,济南 250100

2山东师范大学附属中学,济南 250014

1 引言

“旋光度法测蔗糖水解反应速率常数”是化学动力学研究的第一个定量化结果,由Wilhelmy在1850年首次报道,在化学动力学的发展历史上具有里程碑意义。目前,“旋光度法测蔗糖水解反应速率常数”仍然是《大学物理化学实验》中一个非常经典的化学动力学教学实验。实验利用溶液旋光度的变化对蔗糖水解进程进行跟踪,进而计算出速率常数、半衰期和蔗糖转化的活化能。实验方法简单直观,易于操作,重复性好,是大部分高校必开的物理化学教学实验之一。

蔗糖在酸做催化剂的条件下水解成为葡萄糖和果糖,水解反应速率跟蔗糖浓度、反应温度、酸的种类和浓度等因素有关。近20年来,人们不断对实验原理、实验方法、数据处理等内容进行完善和改进。梁敏等[1,2]最早尝试了给旋光仪增加恒温装置以避免温度波动对实验结果的影响,同时探讨了不同温度和盐酸浓度下的蔗糖水解反应速率常数。周华峰、金玉洁等[3,4]充分验证了蔗糖水解反应为一级反应的实验条件,认为较低的蔗糖浓度和较低的酸浓度是进行一级反应近似处理的关键。周从山等[5]采用误差分析的方法对蔗糖水解实验的不同数据处理方法进行比较,提出了利用外推法计算反应终点的旋光度(α∞)和二次曲线拟合计算反应速率常数的方法。艾佑宏等[6–8]探讨了不直接测量α∞从而避免终点旋光度测不准造成较大误差的实验改进方法。……

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