Физическая химия. Кинетика и катализ. Калинина Т.А - 13 стр.

                                                                            Водный раствор сахарозы вращает плоскость поляризации
                 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 20                               вправо, а смесь продуктов инверсии – влево. Поэтому, по мере тече-
                                                                      ния реакции, угол вращения уменьшается, падает до нуля и затем
             Изучение скорости инверсии сахарозы                      становится отрицательным. Окончанию реакции соответствует пре-
                                                                      дельное отрицательное значение угла вращения (α∞).
Цель работы: определение константы скорости реакции инверсии                Константа скорости реакции может быть вычислена:
             сахарозы по измерению меняющегося со временем уг-                                             C
             ла вращения плоскости поляризации раствора.                                        k = 2 ,3 lg 0 .                     (20.1)
                                                                                                     ф Cτ
                   Общие теоретические сведения                             Вместо концентраций в это выражение можно подставить про-
       Процесс инверсии сахарозы представляет собой гидролитичес-     порциональные им разности соответствующих углов вращения, по-
кое расщепление биозы C12H22O11 на две монозы – глюкозу и фруктозу:   этому уравнение принимает следующий вид:
                                                                                                             −
                 C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6.                                         k = 2,3 lg α о α ∞ ,                  (20.2)
       Эта реакция практически необратима и по своему механизму                                     ф α ф− α∞
является бимолекулярной. Поскольку инверсия протекает в водном        где αо – угол вращения в момент начала реакции; ατ – угол вращения
растворе при большом избытке воды, скорость инверсии зависит          в данный момент времени; α∞ – угол вращения, соответствующий
только от концентрации сахарозы, т.е. эта реакция протекает как ре-   окончанию реакции.
акция первого порядка. В нейтральной среде скорость инверсии са-            Все значения углов подставляют с соответствующими знаками
харозы очень мала, она значительно возрастает в присутствии ионов     (±). Угол αо практически определить не удается, поэтому он опре-
водорода как катализатора.                                            деляется графическим путем. Для этого строят график lg(ατ – α∞) = f(τ)
       Сахароза и продукты ее расщепления, обладая асимметричным      и экстраполяцией полученной прямой до оси ординат τ = 0 находят
атомом углерода, являются оптически активными веществами. Поэто-      величину lg(αo – α∞), из которой рассчитывают αo.
му, если через раствор сахарозы пропускать поляризованный свет, то
наблюдается смещение плоскости колебания поляризованного луча.                           Реактивы и оборудование
       Угол смещения плоскости колебания поляризованного луча на-           Поляриметр, цилиндр 100 мл, колба 100–200 мл, сахароза, 1 н
зывается углом вращения плоскости поляризации (α) и зависит от        раствор HCl.
природы и концентрации вещества, толщины слоя раствора и темпе-
ратуры. Он связан с концентрацией вещества С и толщиной слоя рас-                       Порядок выполнения работы
твора l соотношением                                                        1. Включить поляриметр, установить «нулевое» положение
                              α = ± [α]Cl,                            прибора (см. Приложение, с. 28).
где α – угол вращения; [α] – удельное вращение при C = 1 г/мл,              2. Приготовить 15 мл раствора сахарозы (10 % – 20 %) (концен-
l = 1 дм, Т = 20 оС.                                                  трацию указывает преподаватель). Навеску сахарозы можно брать на
       Знаки «+» и «–» отвечают соответственно правому и левому       технических весах. Если раствор мутный, его следует отфильтровать.
вращению. Для смеси оптически активных веществ угол вращения          К полученному раствору прилить такой же объем 1 н раствора HCl.
представляет собой алгебраическую сумму углов вращения отдель-        Момент вливания отметить по часам – это начало реакции.
ных веществ.                                                                3. Смесью заполнить чистую поляриметрическую трубку, пред-
                                                                      варительно сполоснув ее дистиллированной водой и небольшим коли-
                                25                                                                     26