МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ к лабораторной работе по физической химии ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА В ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКЕ

При гидролизе сахарозы образуются глюкоза и фруктоза

H2O

g

Глюкоза фруктоза

Эта реакция называется инверсией тростникового сахара. При комнатной температуре для завершения реакции требуется 72 часа. При наличии катионов H3O+, Являющихся катализатором данной реакции.

Реакция инверсии сахара – реакция первого порядка (изменение концентрации воды мало и ее можно считать Const.).

Константу реакции можно рассчитать по формуле

,

Где - начальная концентрация сахарозы, - изменение концентрации к данному моменту времени.

Для изучения кинетики процесса удобно пользоваться физико-химическим методом, основанным на наблюдении вращения плоскости поляризации поляризованного луча молекулами реагирующих веществ, т. к. и сахароза и продукты ее гидролиза относятся к оптически активным веществам. Наблюдая за изменением угла поворота , можно судить об изменении концентрации в ходе реакции.

Угол вращения плоскости поляризации Связан с концентрацией оптически активного вещества (С) и с толщиной слоя раствора (L):

,

Где - удельное вращение (при с = 1 г/мл; L = 1 дм; при 20°С; при длине волны желтого цвета).

Для сахарозы = + 66,55° (правое вращение).

Для глюкозы = + 52,56°.

Для фруктозы = - 91,9°.

По мере протекания гидролиза угол вращения плоскости поляризации уменьшается, падает до нуля, а затем становится отрицательным.

Если в начальный момент времени реакционная смесь имеет угол поворота плоскости поляризации , а после окончания инверсии суммарное вращение , то начальная концентрация будет пропорциональна , а концентрация сахарозы в момент времени ; тогда

.

1.2 Описание поляриметра.

(См. инструкцию к прибору)

С помощью поляриметра измеряют угол вращения плоскости поляризации раствора.

Полутеневой поляриметр состоит из двух основных частей: поляризатора (3, 4) и анализатора (7), определяющего величину угла вращения плоскости поляризации луча. Поляризатор неподвижен, анализатор вращается вокруг оптической оси прибора.

Схема поляриметра:

1 – источник света; 2 – светофильтр; 3, 4 – призмы Николя; 5 – трубка с раствором; 6 – шкала в градусах; 7 – анализатор; 8 – окуляр.

Поляризатор состоит из двух призм; одна из них прикрывает половину поля зрения, так что в окуляре видно 2 части, отличающиеся по цвету и яркости освещения.

Вращая анализатор, находят положение, при котором равномерно освещено все поле зрения – это Нулевое положение. При малейшем повороте анализатора равномерность освещения нарушается. Если в трубку (5) налито оптически активное вещество, плоскость поляризации изменяется и, чтобы восстановить нулевое положение, необходимо повернуть анализатор на определенный угол… Он измеряется при помощи нониуса с точностью до 0,1 град.

Работают с поляриметром в затемненной комнате с желтым фильтром. (Можно вместо этого пропускать свет через колбу с 1Н раствором K2Cr2O7).
1.3 Физические основы действия прибора.