![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Исследование кинетических закономерностей необратимой реакции первого порядкаСтр 1 из 3Следующая ⇒
Химическая кинетика и катализ 1.Цель работы В данной работе следует ознакомиться с одним из оптических методов изучения кинетики реакции и определить аналитически и графически среднюю константу скорости инверсии тростникового сахара.
2. Теоретическая часть
Процесс инверсии сахара является гидролитическим расщеплением сахарозы С12Н22О11 на глюкозу и фруктозу и сопровождается изменением направления угла вращения плоскости поляризации:
С12Н22О11+Н2О сахар глюкоза фруктоза
Эта реакция практически необратима и по своему механизму относится к бимолекулярным. Следовательно, скорость ее может быть рассчитана по уравнению:
где с1 = ссахар, с2 = свода Поскольку инверсия протекает в водном растворе, где молярная концентрация воды значительно больше молярной концентрации сахарозы, то убыль Н20 за счет реакции мала по сравнению с общим количеством воды в системе и содержание ее даже в сравнительно концентрированных растворах можно считать постоянным. Поэтому уравнение (1) преобразуется:
Таким образом, скорость инверсии зависит только от концентрации сахара, т. е. эта реакция протекает как реакция первого порядка и константа скорости инверсии сахара может быть рассчитана по уравнению:
где с0 – концентрация сахара в исходном растворе; сх — концентрация сахара, прореагировавшего за время t, t – время от начала реакции до момента данного измерения; с0 - сх — концентрация сахара в данный момент. Скорость инверсии сахара в нейтральной среде очень мала. Присутствие ионов водорода, как катализатора, ускоряет реакцию и делает ее доступной для наблюдения, причем скорость инверсии пропорциональна концентрации ионов водорода в растворе. Оптические свойства растворов сахарозы. Тростниковый сахар и продукты его разложения принадлежат к числу оптически активных веществ, т. е. веществ, способных изменять положение плоскости поляризации проходящего через них поляризованного света (света, в котором колебания происходят в определенной плоскости). Оптическая активность связана с наличием в молекуле асимметричных атомов углерода. Оптические изомеры отличаются по своему строению друг от друга, как несимметричный предмет отличается от своего зеркального изображения. По своим физическим и химическим свойствам такие молекулы одинаковы и отличаются только различным по направлению, но одинаковым по величине смещением плоскости поляризации света. Угол смещения плоскости колебаний поляризованного луча называется углом вращения плоскости поляризации. Угол вращения плоскости поляризации a прямо пропорционален толщине слоя d и концентрации активного вещества с (Био, 1831 г.) a = adc, (4) где a — коэффициент пропорциональности (постоянная поляризации или удельное вращение), который зависит от природы вещества, длины волны, температуры и природы растворителя. Удельное вращение равно углу вращения (выраженному в градусах) в слое раствора толщиной 1 дм, содержащего 1 г вещества в 1 мл при 200, при определенной длине волны. Зная угол вращения, удельное вращение и толщину слоя раствора, легко рассчитать концентрацию раствора. Скорость инверсии тростникового сахара устанавливается по измерению меняющегося со временем угла вращения плоскости поляризации исследуемого раствора. Для этого используются специальные оптические приборы – поляриметры. Тростниковый сахар вращает плоскость поляризации вправо (a=66, 550), глюкоза вращает вправо (a=52, 50), а фруктоза – влево (a= -91, 90). Поэтому по мере протекания инверсии угол вращения плоскости поляризации уменьшается, падает до нуля и затем становится отрицательным. Окончанию реакции соответствует предельное, не изменяющееся уже больше отрицательное значение угла вращения a∞ .
|