Piotr Osuch

Ćwiczenie 42

Grupa środa 14⁰⁰

SZYBKOŚĆ INWERSJI SACHAROZY

Celem ćwiczenia jest zbadanie szybkości inwersji sacharozy w zależności od stężenia jonów wodorowych w roztworze wodnym.

Substancje optycznie czynne to substancje skręcające płaszczyznę polaryzacji światła.

Substancje takie mogą skręcać płaszczyznę bądź w prawo bądź w lewo.

Jeżeli przepuścimy światło przez polaryzator którym może być np. pryzmat Nicola

To zauważymy że wektory drgań tego światła po przejściu są ułożone do jednej płaszczyzny drgań. Takie ułożenie wektorów drgań światła do jednej płaszczyzny nazywamy

- POLARYZACJĄ ŚWIATŁA.

Gdybyśmy zbudowali zestaw doświadczalny, w skład którego wchodziłby polaryzator, analizator i jakaś lunetka i włożylibyśmy pomiędzy polaryzator a analizator (ustawione względem siebie o 90 ⁰) jakąś substancję optycznie czynną to spoglądając przez lunetkę zauważylibyśmy, że zamiast zaciemnionej plamki otrzymaliśmy rozjaśnienie.

Wniosek byłby prosty - substancja optycznie czynna skręciła płaszczyznę polaryzacji światła o pewien kąt, stąd to rozjaśnienie.

RZĘDOWOŚCIĄ - badanej reakcji nazywamy sumę wykładników potęg w równaniu na szybkość reakcji dla najwolniejszego procesu.

CZĄSTECZKOWOŚĆ - reakcji wskazuje ile, ile cząsteczek: jedna dwie czy trzy bierze udział w najwolniejszym etapie reakcji.

Cząsteczkowości i zwykle równej jej rzędowości reakcji nie można przewidzieć ani obliczyć teoretycznie, można tylko wyznaczyć doświadczalnie.

-2-

Wyniki przeprowadzonych pomiarów

Tabela I.

t [min]		10	20	30	40	50	60	70
t [s]		600	1200	1800	2400	3000	3600	4200
	α1	13,6	13,25	11,9	10,9	10,5	10,00	9,1
α	α2	13,4	10,95	10,8	9,8	8,9	8,0	7,2
	α3	12,2	10,80	9,00	7,7	6,4	6,9	4,15
αśr		39,20	35,00	31,7	28,4	25,8	24,90	20,45

Temperatura pomiaru 25^oC

α₀ =14,80

Stężenia jonów wodorowych :

1. C_H⁺=
   

2. 
   

3. 
   

Ogólne stężenie wody:

1)

2)

3)

Tabela II dla roztworu o stężeniu 1M:

t [s]	αt				k	k1
600	13,6	19,462	18,262	0,027639	1,061·10^-4	4,331·10^-6
1200	13,25	19,462	17,912	0,036043	6,917·10^-5	2,823·10^-6
1800	11,9	19,462	16,652	0,067721	8,665·10^-5	3,537 ·10^-6
2400	10,9	19,462	15,562	0,097122	9,320·10^-5	3,804·10^-6
3000	10,5	19,462	15,162	0,1084309	8,324·10^-5	3,398·10^-6
3600	10,00	19,462	14,662	0,122994	7,868·10^-5	3,211·10^-6
4200	9,1	19,462	13,762	0,1505059	8,253·10^-5	3,369·10^-6
				0,610456	=5,9957·10^-4	=2,4473·10^-5

-3-

Za pomocą metody najmniejszych kwadratów wyznaczam parametry prostych.

xiyi	xi^2
16,5834	360000
43,2516	1440000
121,8978	3240000
233,0928	5760000
325,2927	9000000
442,7784	12960000
632,12478	17640000
1815,02148	50400000

= 3,47 ·10^-5

k = a ·2,303 = 7,99 ·10^-5

τ =
8675,18 s

0,003892

Tabela III dla roztworu o stężeniu 1.5M:

t[s]	αt	C0	Ct		k	k1
600	13,4	19,462	18,062	0,032422	1,244·10^-4	3,368 ·10^-6
1200	10,95	19,462	15,612	0,095729	1,837·10^-4	4,973 ·10^-6
1800	10,8	19,462	15,462	0,099922	1,278·10^-4	3,459 ·10^-6
2400	9,8	19,462	14,462	0,128959	1,237·10^-4	3,349 ·10^-6
3000	8,9	19,462	13,562	0,156864	1,204·10^-4	3,259 ·10^-6
3600	8,0	19,462	12,662	0,186685	1,194·10^-4	3,232 ·10^-6
4200	7,2	19,462	11,862	0,215030	1,179·10^-4	3,192 ·10^-6
				0,915611	=9,173 ·10^-4	=2,4832·10^-5

-4-

xiyi	xi^2
19,4532	360000
114,8748	1440000
179,8596	3240000
309,5016	5760000
470,592	9000000
672,066	12960000
903,126	17640000
2669,4732	50400000

4,683 ·10^-5

k = a ·2,303 = 1,078 ·10^-4 ,

τ =
6429,94s

0,018419

Tabela IV dla roztworu o stężeniu 2M:

t[s]	αt	C0	Ct		k	k1
600	12,2	19,462	16,862	0,062278	2,390 ·10^-4	4,903 ·10^-6
1200	10,80	19,462	15,462	0,099922	1,918 ·10^-4	3,934 ·10^-6
1800	9,0	19,462	13,662	0,153673	1,966 ·10^-4	4,033 ·10^-6
2400	7,7	19,462	12,362	0,197099	1,891 ·10^-4	3,879 ·10^-6
3000	6,4	19,462	11,062	0,245354	1,884 ·10^-4	3,865 ·10^-6
3600	5,9	19,462	10,562	0,26544	1,698 ·10^-4	3,483 ·10^-6
4200	4,15	19,462	8,812	0,344113	1,887 ·10^-4	3,871 ·10^-6
				1,36788	=1,3634 ·10^-3	=2,7968 ·10^-5

-5-

xiyi	xi^2
37,3668	360000
119,9064	1440000
276,6114	3240000
473,0376	5760000
736,062	9000000
955,584	12960000
1445,2746	17640000
4043,8428	50400000

7,549 ·10^-5

k = a ·2,303 = 1,739 ·10^-4

τ =
3985,90 s

0,01424

Wyznaczam parametry prostej :

k = k_n + k^' · (C_HCl)

k^' - stała szybkości reakcji katalitycznej

k_n - stała szybkości reakcji inwersji cukru bez katalizatora . Jeśli reakcja bez katalizatora przebiega bardzo powoli jej stała szybkości jest bliska zeru lub nawet ujemna.

Tabelka V :

CHCl = xi [M]	K = yi	xiyi	xi^2
0,5	7,99 ·10^-5	3,995 ·10^-5	0,25
0,75	1,078 ·10^-4	8,085 ·10^-5	0,5625
1	1,739 ·10^-4	1,739 ·10^-4	1
	3,94·10^-4	2,947 ·10^-4	1,8125

1,88 ·10^-4 -stała szybkości inwersji cukru bez katalizatora

-6-

- 2,04667 ·10^-5

Wnioski:

Wraz ze wzrostem stężenia HCl w roztworach stałe szybkości reakcji rosną , natomiast czas połowicznej przemiany maleje. Szybkość reakcji inwersji w poszczególnych reakcjach rośnie wraz ze wzrostem stężenia jonów wodorowych.

---