【实验讨论】
蔗糖水解反应动力学早在1850年即为Wilhelmy所建立,它是化学动力学中最早经过定量研究的一个反应。不论在实验原理上还是在实验测定方法上都具有代表性,因而几乎被国内所有的物理化学实验教材所选用。
精确的实验结果表明,蔗糖水解的反应速率为 :。式中c为蔗糖的浓度,即反应实际上为8级反应。在本实验条件下,8克蔗糖溶于40 mL水中,其浓度为:
,而水的浓度为:
,即
>>c。而
在反应过程中保持不变,在这种情况下,反应速率可表示为
,其中
。因此,H2O的高浓度和
不变是蔗糖水解表现为一级反应的条件,这种一级反应为“准一级反应”(或称“假一级反应”)。
本实验所导出的(α0–α∞)和c
(αt –α∞)两式,是基于旋光度与浓度的线性关系α=Kc以及旋光度所具有的加和性。事实上,对于具有这种性质的其它物理量F(如压力、体积、电导、透光率等),也有
(F0–F∞)和c
(Ft–F∞)正比关系,但选用哪个物理量,要根据反应系统的特点而定。
本实验的实验手段——旋光度的测定,在基础物理化学实验中独树一帜。利用物质的旋光度可以鉴别光学异构体、检验物质的纯度及测量液体的密度等。
如果学时允许,可以再测定30 ℃时的速率常数,利用阿累尼乌斯公式即可求得反应的活化能。