PK WIiTCh Grupa 34 Zespół nr1	Ćwiczenie 2	Data: 23.10.2003
	Wyznaczanie stałej szybkości reakcji inwersji sacharozy.	Ocena:

1. Część teoretyczna:

Reakcja inwersji sacharozy jest reakcją hydrolizy dwucukru na dwa monocukry: glukozę i fruktozę. Wszystkie wymienione cukry są optycznie czynne (sacharoza i glukoza są prawoskrętne, fruktoza jest lewoskrętna).

W trakcie reakcji obserwuje się zmianę znaku kąta skręcania płaszczyzny polaryzacji. Proces ten katalizowany jest jonami wodorowymi. W nadmiarze wody reakcję tę można opisać równaniem I-rzędu. Stężenie sacharozy określa się przez pomiar kąta skręcenia.

Wprowadzamy następujące oznaczenia:

₀ -skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego w chwili początkowej

t -kąt skręcania po czasie t

∞ -kąt skręcania po czasie dostatecznie długim, aby reakcja przebiegła do końca

a_S, a_G, a_F -współczynniki proporcjonalności między stężeniami sacharozy, glukozy i fruktozy, a kątami o jakie składniki te skręcają płaszczyznę polaryzacji

C₀ -stężenie początkowe

C -stężenie reagentów w czasie t

Dla t=0

 ₀=a_SC_0.S+a_FC_0.F+a_GC_0.G=a_SC_0.S+(a_F+a_G)C_0.F

Dla t= ∞ C_0.S=0

 ∞(a_F+a_GC_F=(a_F+a_G)(C_0.F+C_0.S)

Dla dowolnej chwili

 t=a_SC_S+(a_F+a_GC_0.F (C_0.S C_S 

Odejmując stronami 2) od 1) otrzymujemy

_o-_∞=a_SC_0.S+(a_F+a_G)C_0.F-(a_F+a_G)(C_0.F+C_0.S)=(a_S-a_F-a_G)C_0.S

Odejmując 2) od 3) otrzymujemy

_t-_∞=a_SC_S+(a_F+a_G)(C_0.F+C_0.S)-(a_F+a_G)C_S-(a_F+a_G)(C_0.F+C_0.S)=(a_S-a_F-a_G)C_S 

A zatem ( -_∞) jest proporcjonalna do C_S.0,a (_t-_∞) jest proporcjonalna do C_S.

Równanie kinetyczne dla reakcji pierwszego rzędu po scałkowaniu ma postać:

 

lub

Wykres log (_t - _∞) względem zmiennej t , gdzie tg kąta nachylenia prostej
.

2. Część praktyczna:

Badania wykonujemy w temperaturze pokojowej. Do ćwiczenia wykorzystujemy 4M HCl. Sporządzamy roztwór sacharozy (o stężeniu 20g/50g H₂O).

1) Sporządzamy roztwór z 15cm3 roztworu sacharozy i 15 cm3 wody. Napełniamy rurkę polarymetryczną i mierzymy początkowy kąt skręcenia płaszczyzny światła spolaryzowanego tzw. _o.

2) 20cm3 roztworu sacharozy i 20cm3 zadanego roztworu HCl wstawiamy do termostatu nastawionego na około 50⁰C. Po upływie jednej godziny , gdy inwersja przebiega praktycznie do końca, doprowadzamy roztwór do temperatury pokojowej i wykonujemy pomiar kąta skręcenia roztworu.

3) Śledzenie kinetyki reakcji inwersji sacharozy poprzez pomiar zmian kąta skręcenia _t w czasie przebiegu reakcji.

Sporządzamy roztwór z 29cm3 wyjściowego roztworu sacharozy i 20 cm3 roztworu HCl. W momencie zmieszania notujemy czas, napełniamy rurkę polarymetryczną, mierzymy kąt skręcania oraz czas jaki upłynął od początku reakcji. Pomiary powtarzamy co około dwie minuty przez około godzinę.

3.Wyniki badań i obliczenia:

_o=20,4⁰

_∞=5,0⁰

tg=-0,0003

tg=-k/2,303

k=0,000691

Czas [s]	t [s]	t	t-	log(t)	k [1/s]
95	0	19,90	24,90	1,396	-0,00506
224	129	18,85	23,85	1,377	-0,00195
337	113	17,00	22,00	1,342	-0,00106
464	127	16,00	21,00	1,322	-0,00067
570	106	15,00	20,00	1,301	-0,00046
656	86	13,70	18,70	1,272	-0,00030
784	128	12,20	17,20	1,236	-0,00014
907	123	10,70	15,70	1,196	-0,00002
1014	107	9,90	14,90	1,173	0,00003
1111	97	9,35	14,35	1,157	0,00006
1223	112	8,60	13,60	1,134	0,00010
1320	97	8,00	13,00	1,114	0,00013
1440	120	7,80	12,80	1,107	0,00013
1548	108	6,10	11,10	1,045	0,00021
1669	121	5,50	10,50	1,021	0,00023
1784	115	4,70	9,70	0,987	0,00026
1903	119	4,20	9,20	0,964	0,00027
2018	115	3,80	8,80	0,944	0,00028
2138	120	3,00	8,00	0,903	0,00031
2258	120	2,40	7,40	0,869	0,00032
2388	130	2,00	7,00	0,845	0,00033
2494	106	1,50	6,50	0,813	0,00035
2613	119	1,00	6,00	0,778	0,00036
2735	122	0,70	5,70	0,756	0,00036
2809	74	0,60	5,60	0,748	0,00036
2935	126	0,00	5,00	0,699	0,00038
3049	114	-0,70	4,30	0,633	0,00042
3172	123	-0,80	4,20	0,623	0,00041

4. Wnioski:

Otrzymany wykres przedstawia zależność log(_t-_∞) od czasu. Z nachylenia prostej wyznaczyliśmy stałą szybkości inwersji. Wynosi ona 0,000691. W czasie przeprowadzania pomiarów mogło wystąpić szereg nieprawidłowości. Przede wszystkim mieliśmy problem ze zważeniem odpowiedniej ilości sacharozy (zadany był roztwór o określonym stężeniu)- wagi w pokoju wagowym są nie sprawne. Również mogły zaistnieć błędy wynikające z niewłaściwego odczytu kąta skręcenia płaszczyzny światła.

---