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:

a0 –skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego w chwili początkowej

at –kąt skręcania po czasie t

a¥  -kąt skręcania po czasie dostatecznie długim, aby reakcja przebiegła do końca

aS, aG, aF –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

1) a0=aSC0.S+aFC0.F+aGC0.G=aSC0.S+(aF+aG)C0.F

Dla t= ¥   C0.S=0

2) a¥=(aF+aG)CF=(aF+aG)(C0.F+C0.S)

Dla dowolnej chwili

3) at=aSCS+(aF+aG)[C0.F (C0.S -CS )]

Odejmując stronami 2) od 1) otrzymujemy

ao-a∞=aSC0.S+(aF+aG)C0.F-(aF+aG)(C0.F+C0.S)=(aS-aF-aG)C0.S

Odejmując 2) od 3) otrzymujemy

at-a∞=aSCS+(aF+aG)(C0.F+C0.S)-(aF+aG)CS-(aF+aG)(C0.F+C0.S)=(aS-aF-aG)CS 

A zatem (a -a∞) jest proporcjonalna do CS.0,a (at-a∞) jest proporcjonalna do CS.

Równanie kinetyczne dla reakcji pierwszego rzędu po  scałkowaniu ma postać:

lub

Wykres log (at - a∞) względem zmiennej t , gdzie  tg  kąta nachylenia prostej .

2.    Część praktyczna:

3.      

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.  ao.

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 at 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:

ao=20,40

a∞=5,00

tga=-0,0003

tga=-k/2,303

k=0,000691