Mariusz Musiatowicz

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	13,35	12,65	12,10	11,20	10,40	9,90	9,20
α	α2	12,95	11,80	10,60	9,60	8,45	7,50	6,70
	α3	11,90	10,45	9,45	8,0	6,20	5,0	3,60
αśr		38,20	34,9	32,15	28,8	25,05	22,40	19,5

Temperatura pomiaru 24^oC

α₀ =14,70

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	13,35	19,404	18,4878	0,021006	8,063·10^-5	3,29·10^-6
1200	12,65	19,404	17,354	0,048492	9,306·10^-5	3,798·10^-6
1800	12,10	19,404	16,804	0,062479	7,99·10^-5	3,26·10^-6
2400	11,20	19,404	15,904	0,086385	8,289·10^-5	3,38·10^-6
3000	10,40	19,404	15,104	0,108799	8,352·10^-5	3,41·10^-6
3600	9,90	19,404	14,604	0,123419	7,895·10^-5	3,22·10^-6
4200	9,20	19,404	13,904	0,144782	7,939·10^-5	3,24·10^-6
				0,595362	=5,7834·10^-4	=2,3598·10^-5

-3-

Za pomocą metody najmniejszych kwadratów wyznaczam parametry prostych.

xiyi	xi^2
12,6036	360000
58,1904	1440000
112,4622	3240000
207,324	5760000
326,397	9000000
444,3084	12960000
608,0844	17640000
1769,37	50400000

3,378·10^-5

k = a ·2,303 = 7,78·10^-5

τ =
8909,35s

0,00398

Tabela III dla roztworu o stężeniu 1.5M:

t[s]	αt	C0	Ct		k	k1
600	12,95	19,404	17,654	0,041048	1,576·10^-4	4,26·10^-6
1200	11,80	19,404	16,504	0,070302	1,349·10^-4	3,651·10^-6
1800	10,60	19,404	15,304	0,103086	1,32·10^-4	3,57·10^-6
2400	9,60	19,404	14,304	0,132434	1,27·10^-4	3,44·10^-6
3000	8,45	19,404	13,154	0,168833	1,296·10^-4	3,51·10^-6
3600	7,50	19,404	12,204	0,201389	1,288·10^-4	3,49·10^-6
4200	6,70	19,404	11,404	0,230834	1,266·10^-4	3,43·10^-6
				0,947926	=9,365·10^-4	=2,5351·10^-5

-4-

xiyi	xi^2
24,6288	360000
84,3624	1440000
185,5548	3240000
317,8416	5760000
506,499	9000000
725,0004	12960000
969,5028	17640000
2813,3898	50400000

5,341·10^-5

k = a ·2,303 = 1,23·10^-4 ,

τ =
5635,34s

0,007235

Tabela IV dla roztworu o stężeniu 2M:

t[s]	αt	C0	Ct		k	k1
600	11,90	19,404	16,604	0,067679	2,598·10^-4	5,329·10^-6
1200	10,45	19,404	15,154	0,104364	2·10^-4	4,103·10^-6
1800	9,45	19,404	14,154	0,137012	1,753·10^-4	3,596·10^-6
2400	8,0	19,404	12,704	0,183951	1,765·10^-4	3,621·10^-6
3000	6,20	19,404	10,904	0,250305	1,92·10^-4	3,938·10^-6
3600	5,0	19,404	9,704	0,30094	1,925·10^-4	3,949·10^-6
4200	3,60	19,404	8,304	0,368604	2,021·10^-4	4,146·10^-6
				1,412855	=1,3982·10^-3	=2,8682·10^-5

-5-

xiyi	xi^2
40,6074	360000
125,2368	1440000
246,6216	3240000
441,4824	5760000
750,915	9000000
1083,384	12960000
1548,1368	17640000
4236,384	50400000

8,388·10^-5

k = a ·2,303 = 1,932·10^-4

τ =
3587,72s

0,0005193

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	7,78·10^-5	3,89 ·10^-5	0,25
0,75	1,23·10^-4	9,225·10^-5	0,5625
1	1,932·10^-4	1,932·10^-4	1
	3,94·10^-4	3,2435·10^-4	1,8125

2,308·10^-4 -stała szybkości inwersji cukru bez katalizatora

-6-

- 4,17667·10^-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.

---