Reaccion de inversión de la sacarosa catalizada para acidos mediante medidas polarimétricas

PRACTICA 2
ESTUDIO DE LA REACCION DE INVERSION DE LA SACAROSA CATALIZADA PARA ACIDOS
MEDIANTE MEDIDAS POLARIMETRICAS.
INTRODUCCION
El objetivo de esta práctica es obtener la constante de velocidad del proceso:
Sacarosa + H2O + H+ glucosa + fructuosa + H+
Cuya ecuación cinética es:
V = − d [sacarosa] / dt = K [sacarosa] [H20]n [H+]a
Como en la práctica tenemos gran cantidad de agua, podemos considerar que la concentración de agua a lo
largo del experimento permanece constante.
Los protones actúan como catalizadores luego su concentración no varia con el tiempo. Por lo tanto a una
determinada temperatura y concentración la velocidad de reacción sólo depende de la concentración de
sacarosa:
V = − d [sacarosa] / dt = k´· [sacarosa] (1)
Donde k' = K · [H20]n · [H+]a k' es una pseudoconstante.
Si integramos la ecuación (1) resulta:
Ln [sacarosa]o / [sacarosa] = ln [sacarosa]0 /[sacarosa]0 −x= k' t (2)
[Sacarosa]0 es la concentración inicial de la sacarosa.
[Sacarosa]0 −x es la concentración cuando ha transcurrido un tiempo t.
Para calcular k' vamos a hacer uso de un polarímetro.
En esta práctica nos aprovechamos de la capacidad que tienen ciertas disoluciones ópticamente activas de
desviar el plano de la luz polarizada que las atraviesa.
Si la guian hacia la derecha se denominan dextrógiras y si lo hacen hacia la izquierda levógiras. Esto se debe a
la asimetría de las moléculas, que se mantiene en disolución (aunque también puede ser una propiedad del
cristal en su conjunto, desapareciendo cuando éste se funde o disuelve.
La actividad óptica es una propiedad aditiva con lo que la actividad óptica de una disolución es la suma de las
actividades ópticas de todas las sustancias activas que se encuentren en la disolución.
En nuestra práctica aprovechamos que los hidratos de carbono que intervienen son ópticamente activos, así
podemos realizar el estudio a través del ángulo de rotación óptica ( )
Al trabajar en disolución, depende de:
1
• Naturaleza de la sustancia
• La concentración
• Temperatura
• Longitud trayectoria de la radiación a través de la disolución
− Longitud de onda empleada.
Para realizar la práctica fijamos las variables anteriores para poder comparar su actividad óptica.
Rotación específica es el ángulo producido cuando la luz polarizada atraviesa 1dm de longitud de una
disolución de concentración 1g/cm3 a una temperatura dada y para un tipo de radiación determinada.
Ángulo de rotación:
= CMl
C concentración
l la longitud muestra atravesada por la luz.
M masa
rotación específica
Al comienzo de la práctica tendremos un ángulo de rotación positivo por lo que será dextrógira (debido a la
presencia mayoritaria de sacarosa) Conforme avanza la reacción el disminuye hasta que se hace negativo y
desvía el plano hacia la izquierda (levógira).
Podremos así escribir la ecuación (2) como:
Ln ( − )/ (t − ) = k' t (3)
Para poder representar (3) necesitamos conocer y y varios valores t . Estos datos son los que tomamos
en el laboratoio. Para ello usamos un polarimetro.
Antes de empezar la práctica debemos asegurarnos que el aparato está ajustado a O.
Seguidamente podemos introducir nuestra muestra, después sólo queda ajustar, hasta que por el ocular
observamos que el circulo vuelve a ser homogéneo, en ese momento ya se puede realizar la medida. (Para
observar perfectamente el círculo es necesario que no queden burbujas de aire en el interior del tubo donde se
encuentra la muestra)
METODO EXPERIMENTAL
Necesitamos las siguientes disoluciones:
• Sacarosa: 100 mls de disolución con 20 gr, de sacarosa de forma que obtenemos una disolución 0,58
M
2
• HCl: 100 mls de disolución 4M de HCl para lo que tomamos 33,7 mls al 36,5 %
Necesitamos conocer , À y varios valores de t
El valor de lo obtenemos:
Preparando una disolución de sacarosa en la cual se encuentra en la misma concentración que la reacción a
estudiar.
Se sustituye el HCl (ópticamente inactivo) por agua destilada.
Preparamos así una disolución con 25 mls de disolución de sacarosa y 25 mls de agua destilada. Se agita para
conseguir una buena mezcla y se homogeiniza el tubo del polarimetro.
Ahora sólo tenemos que conseguir que el círculo del ocular sea homogéneo y la medida que nos dé la escala
será el .
Para conseguir los diversos valores de t preparamos una disolución con 25 mls de disolución de sacarosa y
25 mls de disolución de HCl. Después de añadir la mitad del HCl a la disolución de sacarosa ponemos en
marcha el cronómetro. Se agita la mezcla, se pone en el tubo del polarímetro y se van tomando medidas cada
dos minutos hasta el minuto 12, cada tres minutos hasta el minuto 30, cada cinco minutos hasta el minuto 60 y
cada 10 minutos hasta que la lectura permanezca constante al menos cada media hora.
Finalmente para obtener el ángulo a tiempo infinito tomamos el dato que no ha variado al menos durante
media hora considerando que la reacción ha terminado.
CALCULO Y RESULTADOS
Valor de = 6'650
Valor de = −1'750
TABLA
Tiempo t Ln − / t −
2'03 6'55 1'19 · 10−2
4'13 6'45 2'40 · 10−2
6'04 6'40 3'02 · 10−2
8'13 5'40 0'1611
10'05 5'20 0'1894
12'02 4'80 0'2487
15'55 4'50 0'2956
18'16 3'85 0'4054
3
20'52 3'70 0'4326
24'13 2'95 0'5806
27'02 2'85 0'6021
30'10 2'45 0'6931
35'30 1'95 0'8198
40'00 1'40 0'9808
45'10 0'45 1'3397
50'00 0'05 1'5404
55'00 − 0'90 2'2907
60'00 − 0'85 2'2335
70'13 − 1'05 2'4849
80'07 − 1'25 2'8213
90'27 − 1'75
100'05 − 1'75
120'00 − 1'75
100'54 − 1'75
4