ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изучение скорости инверсии тростникового сахара из "Практикум по физической химии изд3" И вычисление на основании опытных данных константы скорости реакции. [c.230] Инверсия тростникового сахара. Этот процесс идет до конца и является реакцией первого порядка, так как вследствие большой разности в молекулярных массах сахара и воды количество воды, вступающей в реакцию, мало, и ее концентрацию даже в сравнительно концентрированных растворах можно считать постоянной. [c.230] ——концентрация сахара в данный момент времени х. [c.231] Для ускорения инверсии ее проводят в кислой среде (водородные ионы служат катализатором). [c.231] Тростниковый сахар и продукты его разложения содержат асимметрические атомы углерода, т. е. являются оптически активными веществами. Поэтому если через раствор сахара пропускать поляризованный свет (т. е. свет, в котором колебания происходят в определенной плоскости), то будет наблюдаться смещение плоскости колебаний. Угол смещения плоскости колебаний поляризованного луча называется углом вращения плоскости поляризации величина его зависит от свойств оптически активного вещества, его концентрации и толщины слоя, через который проходит луч, а также от длины волны луча и температуры. Поэтому для сравнительной оценки оптической активности различных ве-ш,еств вводят понятие удельное вращение [а]. Величина удельного вращения равна углу вращения при прохождении луча через 1 дм слоя раствора, содержащего 1 г вещества в 1 мл раствора при 20 °С, при определенной длине волны [5896 ммк (желтая — линия натрия)]. Зная угол вращения, концентрацию и толщину слоя раствора, легко найти удельное вращение. [c.231] Тростниковый сахар вращает плоскость поляризации вправо ([а]=66,55°), а смесь продуктов инверсии влево, так как фруктоза вращает влево ([а]=—91,9°) и больше, чем глюкоза, которая вращает вправо ([а]=52,5°). Поэтому по мере протекания инверсии угол вращения плоскости поляризации падает до нуля, затем становится отрицательным абсолютная величина отрицательного угла увеличивается, приближаясь к предельному значению а , отвечающему окончанию инверсии. [c.231] Аппаратура и методика измерений. Методика измерения скорости инверсии основана на оптической активности реагентов. [c.231] Если в пространство между поляризатором и анализатором поместить поляриметрическую трубку 7 (см. рис. 88), наполненную раствором, содержащим оптически активное вещество, то произойдет изменение плоскости поляризованного луча, и для восстановления нулевого положения понадобится повернуть анализатор на угол, равный углу вращения плоскости поляризации исследуемого вещества. [c.232] Поляриметрическую трубку следует изготовить с термостатированной рубашкой с тем, чтобы опыты можно было проводить при температурах, отличных от комнатной. [c.232] Хотя при повороте анализатора на 180° от нулевого положения вновь устанавливается полутень, однако удобнее производить отсчеты в верхней части шкалы. Между двумя нулевыми положениями имеются еще два, в которых обе половины поля зрения освещены одинаково (и более ярко), но в них не наблюдается резкого перехода от света к тени и обратно. Поэтому погрешность измерения может стать значительной, и эти два положения для определений непригодны. [c.233] Существуют конструкции поляриметров, в которых поляризатор состоит из трех призм. Две из них меньше третьей и несколько наклонены по отношению к ней каждая из них закрывает по Чз отверстия диафрагмы поляризатора. Поэтому поле зрения разделено на три части. При известном положении анализатора боковые части затемнены, а средняя освещена. Поворотом анализатора можно добиться того, что средняя часть поля зрения будет темная, а боковые— светлые. Между этими положениями можно найти такое, при котором все поле зрения будет полутемным и границы между тремя частями круга исчезнут (нулевое положение). [c.233] Угол вращения определяют при помощи нониуса 8 (у прибора их два), расположенного на указателе, и подвижной лупы 9 с вращающимся зеркальцем 10, служащим для направления луча света на шкалу и нониус, которые должны быть ярко освещены. Величину угла вращения находят по шкале с точностью до 1° затем прибавляют такое число десятых долей градусов, какое соответствует делению нониуса, совпадающему с делением шкалы (рис. 90). [c.233] Источником света служит электрическая лампочка 11 (см. рис. 88). [c.233] Между лампочкой и поляризатором помещают светофильтр 12 (или, если он отсутствует, колбу с раствором двухромовокислого калия). [c.233] Работу проводят в темной комнате. Если специальной темной комнаты нет, то во время работы поляриметр рекомендуется прикрыть черным матерчатым чехлом, а в момент отсчета накрыть голову куском черной ткани. [c.233] Затем пипеткой отбирают 25 мл раствора кислоты и вливают ее в колбу с раствором сахара. Момент вливания замечают. Смесь тотчас же тщательно перемешивают и быстро наливают в поляриметрическую трубку 7 (см. рис. 88), предварительно промытую дистиллированной водой и небольшим количеством исследуемого раствора. При этом необходимо следить, чтобы в трубке с раствором не было пузырьков воздуха. Для этого ее наполняют до краев, причем таким образом, чтобы жидкость образовала выпуклый мениск затем осторожно надвигают сбоку стекло и закрывают им отверстие трубки. После этого навинчивают штуцер, прижимающий стекло к торцам трубки, следя за тем, чтобы трубка не протекала. Наполненную трубку погружают в термостат и вынимают ее оттуда только для производства отсчета. Перед отсчетом ее обтирают снаружи фильтровальной бумагой (особенно тщательно стекла, закрывающие концы трубки). После каждого отсчета трубку с реагирующей смесью вновь погружают в термостат. [c.234] Угол вращения определяют примерно через 10, 20, 30, 50, 75, 100 и 150 мин после начала опыта. (Интервалы времени меняются в зависимости от концентрации кислоты.) При каждом определении рекомендуется делать три отсчета, приближаясь к искомой величине попеременно справа и слева, и брать среднее значение угла. Все определения следует производить по возможности быстро. [c.234] Для нахождения угла вращения а , отвечающего концу реакции, оставляют реагирующую смесь на 48 ч, а затем, подогрев ее в термостате до температуры опыта, определяют угол а . Если для инверсии применяется слабая кислота , то можно поступить и иначе. Исследуемую смесь нагревают на водяной бане, с обратным холодильником в течение 30 мин при 80—100 °С (количество реагирующей смеси должно быть достаточным для заполнения трубки) и после охлаждения смеси до температуры опыта производят отсчет искомого угла (во избежание пересчетов и возможных ошибок следует пользоваться одной и той же поляриметрической трубкой). [c.234] По окончании работы рекомендуется проверить нулевое положение, чтобы в случае необходимости ввести соответствующие поправки. [c.234] Ввиду того что кислота разрушает металли ескую оправу поляриметрической трубки, необходимо тотчас же после окончания опыта трубку промыть водой и высушить. [c.235] Вернуться к основной статье