 
Numer grupy: 5
Data wykonywania ćwiczenia: 
11.10.2009r. 
Symbol zespołu: F
Symbol i tytuł ćwiczenia:
Ćwiczenie 6-1
„Wyznaczanie stałej szybkości reakcji pierwszego 
rzędu. Wyznaczanie stałej szybkości reakcji 
inwersji sacharozy metodą polarymetryczną.”
Sk
ład zespołu:
1)
Głąbikowski Łukasz
2)
Jastrzębska Beata
3) Kalyta Martyna
Ocena wystawiona przez prowadzącego:
1.
CEL ĆWICZENIA:
 
Celem  ćwiczenia  jest  wyznaczenie  stałej  szybkości  reakcji  inwersji  sacharozy,  oraz 
zapoznanie się z metodami pomiaru szybkości reakcji pierwszego rzędu. 
 
2.
WSTĘP TEORETYCZNY
 
Szybkością reakcji chemicznej nazywamy stosunek zmiany stężenia substratu lub produktu 
do czasu, w którym ta zmiana nastąpiła, co możemy zapisać następująco: 
 
 
Gdzie, c
A
– stężenie substratu A w chwili t
C
X
– stężenie produktu X w chwili t
 
Reakcją  pierwszego  rzędu  –  określamy  reakcje,  których  szybkość  wyznaczona 
eksperymentalnie  jest  proporcjonalna  do  pierwszej  potęgi  stężenia  składnika  reagującego. 
Równanie kinetyczne dla reakcji I rzędu można zapisać 
 
Gdzie, k
– jest stałą szybkości reakcji róną szybkości reakcji gdy
stężenie  substratu  jest  jednostkowe  (wartość  charakter.  Dla  danej 
reakcji w danej T) 
 
Po scałkowaniu równania i rozwiązaniu względem k otrzymujemy: 
 
 
Gdzie, cº
A
– oznacza stężenie początkowe substratu
c
A
– oznacza stężenia substratu po czasie t
 
 
SACHAROZA 
– jest optycznie czynna i skręca płaszczyzną światła spolaryzowanego w
prawo.
Dwucukier ten ulega w roztworze wodnym hydrolizie wg następującego równania:
C
12
H
22
O
11
+ H
2
O  C
6
H
12
O
6
+ C
6
H
12
O
6
Sacharoza
glukoza + fruktoza
Jej produkty natomiast skręcają płaszczyznę światła spol. W lewo stąd też w trakcie reakcji 
możemy  obserwować  zmianę  kąta  skręcenia  światła  w  polarymetrze  (z  wartości  dodatnich 
na  ujemne 
– czyli inwersję kąta skręcania). Szybkość reakcji hydrolizy sacharozy zależy
dt
dc
dt
dc
v
X
A
A
A
kc
dt
dc
v
A
A
c
c
t
k
ln
1
 
odjej  początkowego  stężenia  oraz  stężenia  jonów  wodorowych  niezbędnych  do 
zapoczątkowania reakcji (konieczność użycia kwasu). 
Mierząc  kąt  skręcenia  płaszczyzny  światła  spolaryzowanego  przepuszczonego  przez 
rea
gującą mieszaninę umieszczoną w rurce polarymetrycznej możemy śledzić szybkość
reakcji  hydrolizy  sacharozy  (kąt  skręcenia  światła  spolaryzowanego  jest  liniową  funkcją 
stężenia substratu). Jeżeli przyjmiemy że: 
 
α
0
– kąt skręcenia płaszcz. Przed zapoczątkowaniem reakcji
α
∞
-
kąt skęcenia po zakończeniu reakcji
α
t
– kąt skręcenia w chwili t od zapoczątkowania reakcji
 
to 
c°
A
= u(α
0
-
α
∞
)
c
A
= u (α
t
-
α
∞
)
 
po  podstawieniu  do  wzoru  na  stałą  szybkości  reakcji  dla  r.  pierwszego  rzędu  otrzymujemy 
wzór dzięki któremu obliczymy stałą szybkości reakcji inwersji sacharozy: 
 
 
 
 
 
3.
WYKONANIE ĆWICZENIA:
 
Układ  doświadczalny  składał  się  z:  polarymetru,  kolby  Erlenmayera  na  100cm
3
, kwas
solny 2mol∙dm
-3
; waga analityczna, sacharoza, pipety o objętości 25cm
3
, stopera
 
 
1. Przygotowanie roztworu sacharozy
– do 60cm
3
wody destylowanej umieszczonej
w  erlenmajerce  wsypano  40g  odważonej  sacharozy  (roztwór  40%)  i  dokładnie 
wymieszano! 
2.
Próbka kontrolna – do 25cm
3
40% roztworu sacharozy umieszczonego w czystej
kolbie wprow
adzono za pomocą pipety 25cm
3
wody destylowanej, dokladnie
wmieszano  i  wypełniono  otrzymanym  roztworem  rurkę  polarymetryczną.  Zmierzono 
początkową wartość kąta skręcenia (α
0
)
3.
Roztwór właściwy – 25cm
3
roztworu sacharozy umieszczono za pomocą pipety w
czystej kolbie stożkowej. Następnie za pomoca czystej pipety odmierzono taka samą 
objętość  kwasu  solnego  i  wprowadzono  do  kolby  z  roztworem.  W  tym  momencie 
włączono stoper, który mierzył dokładny czas trwania reakcji. 
Otrzymany  roztwór  wprowadzono  do  rurki  polarymetrycznej,  którą  uprzednio 
opróżniono  i  oczyszczono.  Rurkę  umieszczono  w  polarymetrze.  Odczytując  na 
stoperze  czas  reakcji 
mierzono wartość kąta skręcenia płaszczyzny światła
spolaryzowanego, co 10 minut. Wyniki zestawiono w tabeli 1.
4. Obliczono
wartości stałej szybkości reakcji ze wzoru (1) dla każdego pomiaru
5.
Sporządzono wykres zależności
kt
t
)
ln(
)
ln(
0
a następnie
wyznaczono stałą szybkości k, której wartość równa jest tangensowi kąta nachylenia 
otrzymanej prostej. 
 
 
 
 
 
 
 
t
t
k
0
ln
1
 
4. OBLIC
ZENIA i OPRACOWANIE WYNIKÓW
 
kąt  skręcenia  światła  spolaryzowanego  po  zakończeniu  reakcji  obliczamy  ze  wzoru 
)
005
,
0
44
,
0
(
0
T
Natomiast stała  szybkość k ze wzoru   
 
 
Czas
trwania
reakcji [min]
α
0
α
t
α
∞
(α
0
-
α
∞
)
(α
t
-
α
∞
)
ln(α
t
-
α
∞
)
Stała szybkości k
5
15,35
14
-4,98875 20,33875 18,98875 2,943847 13,736*10
-3
min
-1
10
15,35
13,95
-4,98875 20,33875 18,93875 2,94121
7,132*10
-3
min
-1
15
15,35
11,35
-4,98875 20,33875 16,33875 2,79354
14,599*10
-3
min
-1
20
15,35
10,1
-4,98875 20,33875 15,08875 2,713949 14,929*10
-3
min
-1
25
15,35
8,85
-4,98875 20,33875 13,83875 2,627473 15,402*10
-3
min
-1
30
15,35
7,8
-4,98875 20,33875 12,78875 2,548566 15,465*10
-3
min
-1
35
15,35
6,65
-4,98875 20,33875 11,63875 2,45434
15,102*10
-3
min
-1
40
15,35
5,8
-4,98875 20,33875 10,78875 2,378504 13,955*10
-3
min
-1
50
15,35
4,75
-4,98875 20,33875 9,73875
2,276113 13,389*10
-3
min
-1
60
15,35
2,1
-4,98875 20,33875 7,08875
1,958509 16,218*10
-3
min
-1
k
średnie
 
14 *10
-3
min
-1
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
t
t
k
0
ln
1
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Wyznaczamy stałą szybkości reakcji k metoda graficzna. W tym celu korzystamy ze wzoru 
linii  trendu  (wzorcowej)  wyznaczonej  przez  arkusz  kalkulacyjny  Excel
, wartość
współczynnika a wynosi tg
.
 
k = -tg
= -a, gdzie a = -0,0174
 
 
5.
SPOSTRZEŻENIA i WNIOSKI
Cel ćwiczenia został osiągnięty.
Metodą polarymetryczną wyznaczyłyśmy potrzebne
α
0,
natomiast
α
∞
wyliczyłyśmy ze wzoru.
W  miarę  postępu  hydrolizy  sacharozy  zmniejsza  się  kąt  skręcenia  (po  5 
minutach z wartości 13,95 do wartości 2,1 po 60 minutach trwania reakcji).
Szybkość  reakcji  zależy  od  stężenia  sacharozy  i  stężenia  kationów 
wodorowych, które katalizują tę reakcję. 
Reakcja inwersji sacharozy można uznać za reakcję pseudopierwszorzędową 
dlatego  że,  stężenie  kationów  wodorowych  nie  ulega  zmianie,  a  stężenie 
sacharozy praktycznie się nie zmienia.
Porównując k wyznaczone metodą graficzną k=
0,0174
z średnią stałą
szybkości reakcji k=
14
*10
-3
= 0,014
możemy uznać że doświadczenie
wykonaliśmy  poprawnie,  jednakże  wartości  stałej  uzyskane  tymi  dwiema 
metodami  znacznie  od  siebie  odbiega
. Wszelkie różnice mogą być skutkiem
błędów  pomiarowych,  niedoskonałości  oka  ludzkiego,  przyrządów,  braku 
doświadczenia  w  obsłudze  polarymetru,  niedokładnym  oczyszczeniem 
elementów, przez które przechodziły promienie świetlne.