Лабораторна робота № 6.1

ВИЗНАЧЕННЯ КОНСТАНТИ ШВИДКОСТІ РЕАКЦІЇ ГІДРОЛІЗУ САХАРОЗИ

Завдання на виконання роботи

1. Дослідити кінетику реакції гідролізу сахарози (зробити 6 замірів кута обертання через такі проміжки часу 5, 10, 15, 20, 30 та 50 хв від початку досліду).

2. Визначити середнє значення константи швидкості реакції гідролізу сахарози.

3. Визначити константу швидкості гідролізу сахарози графічним методом.

Прилади, лабораторний посуд та реактиви

Поляриметр універсальний, електроплитка, поляриметрична трубка, технічні ваги, склянка об’ємом 50 мл, скляна паличка, мірний циліндр, термометр, 2н розчин соляної кислоти, годинникове скло.

Порядок виконання роботи

1. Приготувати у склянці об’ємом 50 мл 20 г розчину сахарози заданої концентрації.

2. До 20 мл розчину сахарози додати 20 мл 2 н розчину соляної кислоти. Попередньо ополіскуючи поляриметричну трубку приготовленим розчином сахарози з додаванням соляної кислоти (залишок розчину лишають у склянці), виміряти початковий кут обертання (α₀) площини поляризації поляризованого світла, що відповідає часу τ_o та найбільшій концентрації сахарози. Перед наповненням чисту поляриметричну трубку обполіскують приготованою сумішшю. Заповнюючи трубку, необхідно стежити за тим, щоб в неї не потрапило повітря. Тримаючи трубку трохи похило, заповнюють її по вінця, щоб рідина утворила опуклий меніск, потім обережно збоку насувають покривне скельце і нагвинчують кільце, яке притискає скло до торця трубки. Наповнену трубку кладуть у жолобок поляриметра в крайнє положення, найближче до окуляра.

3. Зробити 6 вимірів кута обертання (α_τ) через такі проміжки часу 5, 10, 15, 20, 30 та 50 хв після вимірювання початкового кута обертання. Результати вимірювань занести до табл. 6.1.

4. Вилити суміш з поляриметричної трубки у склянку з залишком реакційної суміші, покрити годинниковим склом і нагріти її до температури. Потім негайно охолодити склянку під потоком холодної води.

5. Охолодженою сумішшю знову заповнити поляриметричну трубку, попередньо ополоснувши її реакційною сумішшю, і виміряти кут обертання ().

6. Розрахувати константу швидкості реакції гідролізу сахарози. За даними табл. 6.1 знайти середнє значення константи швидкості реакції гідролізу сахарози.

7. Для графічного визначення константи швидкості гідролізу сахарози побудувати графік в координатах . Через одержані точки провести пряму. Графічне значення константи швидкості реакції буде дорівнювати тангенсу кута нахилу даної прямої до вісі абсцис.

8. Порівняти значення константи швидкості реакції одержані аналітичним та графічним способами.

Аналіз одержаних результатів, висновки

Сахароза і продукти її гідролізу оптично активні, тобто здатні обертати площину поляризації поляризованого світла: сахароза має праве обертання , глюкоза також праве, фруктоза має ліве обертання. Кут обертання еквімолекулярної суміші дорівнює алгебраїчній сумі кутів обертання глюкози і фруктози. Тому в ході реакції відбувається зменшення кута обертання площини поляризації світла реакційною сумішшю. Реакція проходить в присутності каталізатора – розчину соляної кислоти. Концентрацію розчину можна розрахувати за рівнянням:

(6.16)

Дане рівняння пов’язує концентрацію (г/100 мл) оптично активної речовини в розчині, обертання площини поляризації поляризованого світла (питоме обертання) і довжинуl (дм) поляриметричної трубки (товщина шару розчину).

Оскільки концентрація сахарози прямо пропорційна куту обертання площини поляризації світла, тоді вираз для константи швидкості реакції матиме вигляд:

(6.17)

де – кут обертання на момент початку реакції;α_τ – кут обертання на момент часу ;– кут обертання, що відповідає закінченню реакції.

Таблиця 6.1

Час від початку досліду, хв.

ατ

Знайдене значення константи швидкості реакції К порівнюють з середнім значенням константи швидкості гідролізу сахарози, одержаним аналітично.

Загальна похибка експерименту складає:

,

де – похибка вимірювання часу;– похибка вимірювання кута обертання.

Виміри кутів обертання фіксуються за допомогою секундоміру з точністю до 1 с, що дає похибку:

.

Похибка вимірювання кута обертання за допомогою поляриметра складає . Отже, загальна похибка буде дорівнювати:

.

Виходячи з вище сказаного студент робить висновок, що відносна похибка визначення константи швидкості реакції дорівнює 3,1 %.