Теория и расчет

Теория и расчет

Оптической активностью называется способность вещества вращать плоскость колебания поляризованного света, проходящего через вещество. Причиной активности являются два компонента поляризованного света, проходящего с различной скоростью в асимметричной среде, и подвергающегося сдвигу фаз по отношению друг к другу. Сдвиг фаз здесь означает вращение плоскости поляризации.

Удельное вращение раствора оптически активных веществ определяется как угол вращения плоскости поляризации луча света натрия-D (длина волны = 589 нм) в цилиндре высотой 100 мм, содержащим 1 г вещества на 1 см³ при температуре 20 ºС. В символьном выражении имеет вид:

Если предположить, что угол вращения прямо пропорционален концентрации , то удельное вращение можно определить из угла вращения при заданной концентрации:

(в сосуде высотой 100 мм).

Если начать измерение при температуре 20 ºС, полученное значение следует откорректировать:

для лактозы ,

для сахарозы.

Среднее значение удельного вращения для раствора лактозы = 53,0º при отклонении = 0,3 º

Среднее значение удельного вращения для сахарного раствора = 65,3º при отклонении = 1,3 º

При наличии H⁺ ионов, являющихся катализаторами в данном случае, водный раствор сахара распадается на оптически активную глюкозу и фруктозу.

Рис. 2: Схема инверсии сахара.

Данная реакция является реакцией первого порядка, т.к. скорость реакции прямо пропорциональна концентрации сахара.

Поскольку скорость реакции определяется как снижение концентрации за единицу времени, можно использовать дифференциальное уравнение

из которого после интегрирования получаем:

, (1)

где - константа скорости реакции, - начальная концентрация при времени = 0, а - концентрация на момент времени .

Если - количество вращений за время , - вращение чистого раствора сахара, а - вращение раствора, прошедшего инверсию, тогда

Учитывая выражение (1), получаем:

Теперь можно рассчитать константу скорости реакции каждой пары значений и , и получить среднее или определить его при помощи выражения:

из тангенса угла наклона , зная, что .

При = 0,24 г/см³, = 29,5 ºС (рис. 3) получаем:

= 23,7 ±0,2·10^-3 мин^-1.

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒