Sobiesław Torliński 22.03.2002

Ćwiczenie 15

KINETYKA REAKCJI I RZĘDU - INWERSJA SACHAROZY

1. Wstęp teoretyczny:

Dla reakcji pierwszego rzędu, szybkość można zapisać w następujący sposób:

gdzie a oznacza stężenie początkowe substratu, natomiast x aktualne stężenie produktu.

Po scałkowaniu otrzymujemy:

Sumaryczne równanie reakcji inwersji sacharozy katalizowanej jonami wodorowymi jest następujące:

Właściwą reakcję inwersji poprzedza szybka reakcja typu:

gdzie S oznacza sacharozę.

Stała równowagi tej reakcji, przebiegającej w roztworze rozcieńczonym, wyraża się wzorem:

Kompleks SH⁺ ulega następnie powolnej reakcji z cząsteczkami wody według równania:

glukoza + fruktoza + H₃O⁺

Reakcja ta, jak wykazano, jest etapem limitującym szybkość procesu inwersji cukru.

Stąd też:

Ponieważ:

to:

Przyjmując, że dla roztworów rozcieńczonych stężenie wody w układzie jest praktycznie stałe i oznaczając
, powyższe równanie można zapisać następująco:

Ponieważ jony H₃O⁺działają tylko katalitycznie, stężenie ich podczas przebiegu reakcji nie ulega zmianie. Otrzymujemy zatem:

gdzie:

Po scałkowaniu ostatniego równania w granicach odpowiednio od C₀ do C_t i od 0 do t otrzymujemy:

Bieg reakcji inwersji sacharozy można śledzić metodą polarymetryczną, mierząc zmieniającą się w czasie skręcalność optyczną wodnego roztworu sacharozy. Stałą szybkości reakcji k oblicza się wówczas z równania:

gdzie:

- kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła przez roztwór sacharozy w chwili t=0;

- kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła przez roztwór sacharozy po czasie t;

- kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła przez roztwór sacharozy po nieskończenie długim czasie.

2. Literatura:

„Chemia fizyczna” - L. Sobczyk, A. Kisza, PWN W - wa, 1977

„Chemia fizyczna” - K. Pigoń, Z. Ruziewicz, PWN W - wa, 1980

3. Wykaz substancji chemicznych stosowanych w zadaniu:

1. stężony kwas siarkowy

2. sacharoza

Oświadczenie:

Oświadczam, że zapoznałem się z kartami charakterystyk wyżej wymienionych substancji

i znane mi są właściwości tych substancji, sposoby bezpiecznego postępowania z nimi oraz zasady udzielania pierwszej pomocy w nagłych wypadkach.