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

Química. Ecuación cinética. Polarímetro. Ángulo de rotación. Método experimental

  • Enviado por: Jorge Marquina
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 4 páginas
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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:

  • 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:

 = 0 C M l

C concentración

l la longitud muestra atravesada por la luz.

M masa

0 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 (0 -  )/ (t -  ) = k' t (3)

Para poder representar (3) necesitamos conocer 0 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

  • HCl: 100 mls de disolución 4M de HCl para lo que tomamos 33,7 mls al 36,5 %

Necesitamos conocer 0, 00 y varios valores de t

El valor de 0 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 0.

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 0 = 6'650

Valor de  = -1'750

TABLA

Tiempo  t Ln 0 -  / 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

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