加速实验和长期实验哪个反应剧烈

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-05-11 02:56 标签： 反应速率理论主要有哪两种

【摘要】：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。水解反应中，水是大量的，反应达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度相比可认定它的浓度没有改变，故此反应可视为一级反应，动力学方程式为：蔗糖及其水解产物均为旋光物质，当反应进行，如以一束偏振光通过溶液，则可观察到偏振面的转移。蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，所以偏振面将由右边旋向左边。偏振面的转移角度称为旋光度，以α表示。

蔗糖反应速率常数的测定_大学化学实验

（1）根据物质的性质研究蔗糖水解反应，测定其反应速率常数。

（2）掌握旋光仪的使用方法。

蔗糖在水中水解成与果糖的反应为：

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。水解反应中，水是大量的，反应达终点时，虽有部分参加反应，但与溶质浓度相比可认定它的浓度没有改变，故此反应可视为一级反应，方程式为：

式中，c0为反应开始时蔗糖的浓度；c为时间t时的蔗糖浓度。

蔗糖及其水解产物均为旋光物质，当反应进行，如以一束通过溶液，则可观察到偏振面的转移。蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，所以偏振面将由右边旋向左边。偏振面的转移角度称为旋光度，以α表示。因此可利用系统在反应过程中旋光度的改变来量度反应的过程。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、液层厚度、光源波长及反应时的温度等因素有关。

为了比较各种物质的旋光能力，引入比旋光度 ［α］这一概念并以式 （3－20）表示：

式中，t为实验温度；D为所用光源波长；α为旋光度；l为液层厚度 （常以10cm为单位）；c为浓度 （常用100cm3溶液中溶有m克物质来表示），式 （3－20）可写成：

由式 （3－21）可以看出，当其他条件不变时，旋光度与反应物浓度成正比，即：

式中，K是与物质的旋光能力、液层厚度、溶剂性质、光源的波长、反应时的温度等有关系的常数。

蔗糖是右旋性物质，葡萄糖也是右旋性质，果糖是左旋性物质，它们的比旋光度为：

［α蔗］20℃D＝66．65°；［α葡］20℃D＝52．5°；［α果］20℃D＝－91．9°正值表示右旋，负值表示左旋。

可见当水解反应进行时，右旋角不断减小，当反应终了时体系将经过零变成左旋。

因为上述蔗糖水解反应时，反应物与生成物都具有旋光性。旋光度与浓度成正比，且溶液的旋光度为各组成旋光度之和 （加和性）。若α0、αt、α∞分别为反应时间0、t、∞时溶液的旋光度，由式 （3－19）即可导出：

c0＝K（α0－α∞） 　（3－24）

ct＝K（αt－α∞） 　（3－25）

将式 （3－24）、式 （3－25）代入式 （3－19）可得：()

式（3－26）中ln（αt－α∞）对t作图，从所得直线的斜率即可求得反应速率常数k。

WZZ－2B自动旋光计（带旋光管）（1台）、超级恒温水浴（1套）、100cm3（2个）、25cm3移液管（2支）、100cm3烧杯（1个）、50cm3的（1个）。

将恒温水浴调节到20℃恒温，然后将旋光管口外套接上恒温水。

2．旋光仪零点的校正 （旋光仪见第二章仪器使用简介部分）

洗净旋光管各部分零件，将旋光管一端的螺帽旋紧，向管内注入，取玻璃盖片沿管口轻轻推入盖好，再旋紧螺帽，勿漏水或有气泡产生，盖上箱盖，待示数稳定后，按清零按钮。

3．蔗糖水解过程中αt的测定

称取10g蔗糖，溶于蒸馏水中用50cm3容量瓶制成溶液。如溶液浑浊需进行过滤，用移液管取25cm3蔗糖溶液和25cm32mol／dm3HCl溶液分别注入2个100cm3干燥的锥形瓶中，并将2个锥形瓶同时置于恒温槽中恒温10～15min，待恒温后，将HCl溶液加到蔗糖溶液的锥形瓶中混合，并在HCl溶液加入一半时开动停表作为反应的开始时间，不断振荡摇动，迅速取少量混合液清洗旋光管两次，然后以此混合液注满旋光管，盖好玻璃片，旋紧套盖 （检查是否漏液、有气泡），擦净旋光管两端玻璃片，立刻置于旋光仪中，盖上箱盖，仪器数显窗将显示出该样品的旋光度。测定第一个旋光度数值后，每隔5min测一次，经1h后停止实验。

为了得到反应终了时的旋光度α∞，将步骤3中混合液保留好，48h后重新恒温观察其旋光度，此即为α∞。也可将剩余的混合液置于65℃的水浴中保留1h，以加速水解反应，然后冷却至实验温度，测其旋光度，此值即可认为是α∞。

（2）以ln（αt－α∞）对t作图，所得直线斜率算出反应速率常数k。

（3）由上述直线外推至t＝0，求得ln（αt－α∞），再代入式（3－26）计算k值，并比较之。

（4）计算蔗糖水解反应的半衰期。

　　加速寿命试验是指采用加大应力的方法促使样品在短期内失效,以在正常工作条件或条件下的,但不改变受试样品的失效分布。

　　一般说来，加速寿命试验考虑的三个要素为环境应力、试验及试验时间。假如既复杂又昂贵，则样本数将较少，相对的须增加试验时间或环境应力，以加速其试验;反之如果产品造价较便宜，且数量多，则欲缩短试验时间的情况下，可考虑增加样本数或环境应力。惟如前面所叙述，加速寿命试验下的失效模式．必须与正常操作环境下之寿命试验相同，其试验结果才有意义。

　　加速寿命试验是在操作方面或在理化反应方面加速试件之劣化条件，以较短时间推定产品正常使用状态之或寿命的试验方法。依其实施的方法可分为应力加速．时间加速及分析加速三大类型，分述如下:

　　(1)应力加速寿命试验:此法系加重工作应力或环境应力，短时间内造成强制劣化效果的加速寿命试验方法，所施加之应力通常大小一定。但亦有随时间变化的步进应力(Step Stress)试验法。加速应力试验在施加应力种类、大小及施加方式等方面均须有适当考虑选择。所选择应力种类须有效造成强制劣化效应，而其可施加应力之大小应受「所造成失效模式与实际操作时发生者相同」的约束。施加方式，须使应力之传递．分布及作用方式与实际操作情况相同。凡此种种，在试验规划设计时皆需要注意考虑。

　　(2)时间加速寿命试验(亦称反复加速寿命试验):此法系增加产品操作之反复次数或形成连续动作，以造成加速效应的方法，属于狭义的加速寿命试验。此法适用于诸如自动电话交换机选择开关等，工作中以开机关机为必要动作且为造成失效主要原因之机械。

　　(3)分析加速寿命试验:此法系应用劣化观测及分析技巧，加速判定失效率或寿命状况的方法。简单一点的说，分析加速寿命试验便是在产品之造价相当昂贵时，则可斟酌采用增加试验时间，减少取样的试验方法;反之，若产品产量多且造价低廉，则可考虑增加，并相对的减少试验时间的一种加速寿命试验。

　　若加速寿命与实用寿命的失效模式相同，即可运用加速寿命试验。但实际上，有时失效模式相同，失效机构(Mechanism)却不同，或即使失效机构亦相同，但失效判定条件或使用条件变动的话，加速性就变化。在长期的研发改进过程中，产品的设计或制造方法都可能发生变化，的使用条件方可能发生变化;或是以规定的技术方法所的产品，也因存在无法的因素影响，造成失效机构的改变，这些都可能造成无法利用加速寿命试验。

　　例如，电子管的寿命满足Arrhenius的关系式，所以可提高阴极温度，实施加速寿命试验。例如，电视机用布朗管若使阴极温度成为额定值的100%，可实施加速因子为2.2倍至3倍的加速寿命试验。但不论是阴极温度低于额定，或不从阴极取而使用电子管时，都会显著减短寿命。两者之失效模式都是电子放射不良，但其间的差异在于失效机构不同。电子管常因阴极活性物质的减少而使电子放射特性劣化，但阴极温度减低的话，管内不纯气体的作用亦会使电子放射特性劣化;若不取电流而动作的话，阴极内部生成的中间层化合物电阻增大，亦使电子放射特性劣化，所以即使判定寿命的失效模式相同，失效机构也不同。故电子管须检讨实际使用时阴极温度的偏差、间歇动作等条件，才能决定实施加速寿命试验之方法。

　　除了以上所提的问题外，在规划加速寿命试验时须综合考虑下列问题，才能选定加速寿命试验的条件，以决定其适用的范围:

　　(1)施加应力之大小不同可能形成不同的失效模式，在此种情形下，应力加速法之使用受到限制。

　　(2)失效发生时间与施加应力强度之间，可能因应力大小之不同或因机械操作条件不同而有不同的关系，放在加速寿命试验规划之初，就应该注意到此种应力加速适用范围的问题。

　　(3)可在若干不同的试验方法及不同的失效分析基准之中，选用加速因子较大的方法，以较短试验时间评估寿命的。

　　(4)产品在实地使用状况下，应力的变动大，失效发生的条件方可因使用者不同而异;或即使是反应机构相同的失效，分散亦颇不均匀，因此利用实验数据推定实际使用寿命时，应尽量指定累积失效率加以推定，以避免因数据不充足造成错误的分析。

　　不用于确定产品的寿命。因为我们关心的是使产品尽可能提高可靠性，可靠性量值的测定并不重要。然而，对于具有耗损时间的机械产品，尽可能准确地知道其寿命是非常重要的。

　　高加速寿命试验比起加速寿命试验来，一个重要优势就是在找寻影响外场使用的缺陷方面的速度较快。完成一个典型的高加速寿命试验仅需2-4天，而且我们找寻的最终将变成外场使用问题的缺陷的成功率非常高。

　　加速寿命试验比起高加速寿命试验的一个优势是，我们不需要任何环境设备。通常，台架上试验就足够了。并且许多情况下，在用户的设施上就能进行该试验。另一个好处就是试验能同时确定产品的寿命，而这一点对高加速寿命试验来说却做不到。

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