Исследование оптической активности сахарных растворов различной концентрации с помощью полутеневого поляриметра. Определение удельного вращения растворов и постоянной скорости реакции инверсии сахара.

Полутеневой поляриметр, 230 В 35906.93

Иммерсионный термостат А 100 46994.93

Набор для термостата А 100 46994.02

Ванна для термостата, макролон 08487.02

Секундомер, цифровой, 1/100 сек. 03071.01

Тигельные щипцы, нерж. сталь, 200 мм 33600.00

Мензурка, 250 мл, низкая,

пластмассовая, 2 шт. 36013.01

Градуированный цилиндр, 100 мл,

пластмасса, 2 шт. 36629.01

Мерная кружка, 1 л, пластмассовая 36640.00

Воронка, пластмассовая, d=90 мм 36891.00

Ложка-шпатель, пластмассовая, l=18 см38833.00

Стеклянный стержень, l= 300 мм,

d=8 мм 40485.06

Пипетка с колпачком, длинная 64821.00

Д(+)-сахароза, 100 г 30210.10

Соляная кислота, 1000 м 30214.70

Вода дистиллированная, 5 л 31246.81

Д(+)-лактоза, порошок, 100 г 31577.10

Весы LG 311 44007.31

Поляризация света, вращение плоскости поляризации света, оптическая активность, сахарометрия, постоянная скорости реакции.

Оптической активностью называется способность вещества вращать плоскость поляризации света, проходящего через это вещество. Вращение плоскости поляризации обусловлено тем, что две волны с круговой поляризацией – правой и левой – распространяются с различными скоростями. Поэтому плоскость поляризации линейно поляризованной волны, представленной как сумма двух указанных волн, на выходе из вещества оказывается повернутой на угол . Удельное вращение раствора оптически активных веществ определяется как угол вращения плоскости поляризации света натрия-D (длина волны = 589 нм) в цилиндре длиной 100 мм, содержащим 1 г вещества в 1 см³ при температуре 20 ºС.

Таким образом, удельное вращение можно определить из угла вращения плоскости поляризации в сосуде длиной 100 мм при заданной концентрации следующим образом:
(1)
В данной работе исследуются растворы сахарозы (и лактозы). Если опыт проводится при температуре , отличной от 20 ºС, полученное значение удельного вращения следует откорректировать согласно следующим формулам:
для сахарозы, (2)

для лактозы (3)
При наличии в растворе H⁺ ионов, являющихся катализаторами, водный раствор сахара распадается на оптически активную глюкозу и фруктозу (рисунок 1). Скорость реакции прямо пропорциональна концентрации сахара.

Рис. 1. Схема инверсии сахара

Если - угол поворота плоскости поляризации сахара за время , - угол поворота в момент начала отсчета времени, а - угол поворота раствора, прошедшего инверсию, тогда

Соберите установку, как показано на рисунке 2.

Для повышения точности измерения угла поворота на одной половине поля обзора расположена кварцевая пластина Лоренца, вращающая плоскость поляризации на небольшой угол. Отрегулируйте анализатор так, чтобы при наблюдении без раствора обе половины поля обзора имели одинаковую степень освещенности. После помещения сосуда с раствором в измерительный прибор анализатор следует повернуть на такой угол, чтобы опять получилась картина одинаковой освещенности двух половинок поля наблюдения. Угол поворота анализатора и будет углом поворота плоскости поляризации света.

1. 
   Приготовьте раствор сахара концентрации = 0,24 г/см³ , для этого растворите 6 г сахара в 25 см³ дистиллированной воды (объем воды отмерьте при помощи градуированного сосуда), поместите полученный раствор в измерительный сосуд.
   
2. 
   Опустите измерительный сосуд в термостат на 5 минут для достижения раствором тестовой температуры. С помощью измерительного прибора измерьте угол поворота плоскости поляризации света, прошедшего через раствор сахара с концентрацией .
   
3. 
   Определите угол поворота плоскости поляризации света, прошедшего через раствор сахара с концентрациями:
   

Концентрация раствора , г/см3	Угол поворота , град.	, град.см3./г

4. 
   Сделайте расчет среднего значения величины и затем среднего значения удельной вращения сахара (см. формулы (1-3); длина цилиндра с раствором 100 мм). Оцените погрешность измерения.
   
5. 
   Проведите аналогичные измерения для лактозы, заполните таблицу результатов, аналогичную таблице 1. Сделайте расчет среднего значения удельной вращения лактозы. Оцените погрешность измерения.
   

1. 
   Поместите 6 г сахара и 25 см³ дистиллированной воды в градуированный сосуд для получения концентрации = 0,24 г/см³. Полностью растворите сахар (помешайте его) и поместите раствор в измерительный сосуд. Опустите измерительный сосуд в термостат на 5 минут для достижения раствором тестовой температуры. С помощью измерительного прибора измерьте угол поворота плоскости поляризации света, прошедшего через раствор сахара с концентрацией .
   
2. 
   В объем получившегося раствора добавьте 5 см³ 37% раствора кислоты HCl. Размешайте. Поместите измерительный сосуд в термостат и в этот момент включите секундомер. Через 5 минут извлеките измерительный сосуд из термостата и определите угол поворота плоскости поляризации.
   
3. 
   Еще через 5 минут после измерения опустите измерительный сосуд в термостат, выдержите 5 минут, извлеките из термостата и опять измерьте угол поворота . Момент измерения угла поворота фиксируйте по секундомеру (время ).
   
4. 
   Повторяйте выполнять измерения согласно п. 3 в течении примерно 40 - 50 минут.
   
5. 
   Погрузите измерительный сосуд с раствором в термостат с водой и быстро нагрейте раствор до 70 ºС – при такой температуре процесс инверсии сахара завершится. Далее, охладив раствор точно до тестовой температуры, определите последнее значение угла поворота плоскости поляризации.
   
6. 
   Заполните таблицу 2 результатов:
   

Таблица 2.

, мин.	, град.

7. 
   Представьте полученные результаты графически в осях
   

1. 
   Что такое линейно поляризованная волна?
   
2. 
   Что такое волна с круговой поляризацией?
   
3. 
   Какие вы знаете способы получения линейно поляризованного света?
   
4. 
   Поясните следующее утверждение: «линейно поляризованная волна может быть разложена на две волны с круговой поляризацией».
   
5. 
   Какие вещества называют оптически активными?
   
6. 
   Что называется удельным вращением вещества?
   
7. 
   Что называется постоянной скорости реакции?
   
8. 
   * Получите формулу (5).