Физические основы действия прибора.



МИНИСТЕРСТВО АГРАРНОЙ ПОЛИТИКИ УКРАИНЫ

КРЫМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

КАФЕДРА ОБЩЕЙ И ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

для студентов 3го курса

технологического факультета

 

к лабораторной работе по физической химии

на тему:

 

 

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

В ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКЕ

 

1. Изучение скорости инверсии тростникового сахара.

 

2. Фотометрическое изучение кинетики разложения комплексного иона триоксалата марганца.

 

3. Кондуктометрический метод изучения кинетики взаимодействия этилацетата с гидроксильными ионами.

 

Симферополь

2003 г.


Методические рекомендации подготовлены к.т.н., доц. Ножко Е.С.

 

Рекомендованы к изданию на заседании кафедры общей и органической химии.

Протокол № 7 от 11 апреля 2003 г.

 

Рассмотрены и рекомендованы к изданию методической комиссией агрономического факультета.

Протокол № 5 от 2 апреля 2003 г.

 

Рецензенты: к.х.н., доц. КАПКС Валкина Е.М., д.т.н., проф. КГАТУ Шольц-Куликов Е.П.

 

Ответственный за выпуск зав.кафедрой общей и органической химии, д.х.н., проф. Дрюк В.Г.

 

 

Изучение скорости инверсии тростникового сахара

Цель работы:             Установление зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ, , концентрации катализатора и его природы.

Приборы и реактивы:            

- поляриметр;

- термометр;

- водяная баня (термостат);

- колбы 250 мл (6 шт);

- пипетки 25 мл;

- колба с притертой пробкой 300 мл;

- 20% раствор сахара;

- 1,0 Н HCl.

 

Теоретические основы

 

При гидролизе сахарозы образуются глюкоза и фруктоза

                                                     H2O

 g

                                         глюкоза       фруктоза

Эта реакция называется инверсией тростникового сахара. При комнатной температуре для завершения реакции требуется 72 часа. При наличии катионов H3O+, являющихся катализатором данной реакции.

Реакция инверсии сахара – реакция первого порядка (изменение концентрации воды мало и ее можно считать const.).

Константу реакции можно рассчитать по формуле

,

где  - начальная концентрация сахарозы,  - изменение концентрации к данному моменту времени.

Для изучения кинетики процесса удобно пользоваться физико-химическим методом, основанным на наблюдении вращения плоскости поляризации поляризованного луча молекулами реагирующих веществ, т.к. и сахароза и продукты ее гидролиза относятся к оптически активным веществам. Наблюдая за изменением угла поворота , можно судить об изменении концентрации в ходе реакции.

Угол вращения плоскости поляризации связан с концентрацией оптически активного вещества (С) и с толщиной слоя раствора (l):

,

где - удельное вращение (при с = 1 г/мл; l = 1 дм; при 20°С; при длине волны желтого цвета).

Для сахарозы  = + 66,55° (правое вращение).

Для глюкозы  = + 52,56°.

Для фруктозы  = - 91,9°.

По мере протекания гидролиза угол вращения плоскости поляризации уменьшается, падает до нуля, а затем становится отрицательным.

Если в начальный момент времени реакционная смесь имеет угол поворота плоскости поляризации , а после окончания инверсии суммарное вращение , то начальная концентрация будет пропорциональна , а концентрация сахарозы в момент времени ; тогда

.

 

Описание поляриметра.

 

(См. инструкцию к прибору)

 

С помощью поляриметра измеряют угол вращения плоскости поляризации раствора.

Полутеневой поляриметр состоит из двух основных частей: поляризатора (3, 4) и анализатора (7), определяющего величину угла вращения плоскости поляризации луча. Поляризатор неподвижен, анализатор вращается вокруг оптической оси прибора.

 

 

 

Схема поляриметра:

1 – источник света; 2 – светофильтр; 3, 4 – призмы Николя; 5 – трубка с раствором; 6 – шкала в градусах; 7 – анализатор; 8 – окуляр.

 

Поляризатор состоит из двух призм; одна из них прикрывает половину поля зрения, так что в окуляре видно 2 части, отличающиеся по цвету и яркости освещения.

Вращая анализатор, находят положение, при котором равномерно освещено все поле зрения – это нулевое положение. При малейшем повороте анализатора равномерность освещения нарушается. Если в трубку (5) налито оптически активное вещество, плоскость поляризации изменяется и, чтобы восстановить нулевое положение, необходимо повернуть анализатор на определенный угол… Он измеряется при помощи нониуса с точностью до 0,1 град.

Работают с поляриметром в затемненной комнате с желтым фильтром. (Можно вместо этого пропускать свет через колбу с 1Н раствором K2Cr2O7).

Физические основы действия прибора.

 

Поляризованный свет – свет, поперечные колебания которого происходят только в одной плоскости. Это легко получить с помощью призмы Николя. Если на пути луча поставить две такие призмы одну за другой, то при одинаковой кристаллографической ориентировке обоих николей свет, поляризованный в первом николе (поляризаторе), проходит через второй николь (анализатор). Если анализатор повернут на 90° против параллельного его положения (николи скрещены), то свет, пропускаемый поляризатором, уничтожается анализатором. Если между николями, находящимися в скрещенном состоянии поместить оптически активное вещество, то темное поле становится светлым из-за вращения плоскости поляризации.

Величину вращения плоскости поляризации веществом определяют углом, на который нужно повернуть анализатор, чтобы снова получить темноту.

Для сравнения свойств различных оптически активных веществ рассматривают угол удельного вращения.


Экспериментальная часть.

 


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 188; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ