Файл: 385.pdf

и -аномеры имеют разный удельный угол вращения .Угол вращения раствора с концентрацией вещества C= 1 г/мл и толщиной слоя L=1 дм

Угол вращения раствора нескольких оптически активных веществ равен алгебраической сумме углов вращения отдельных оптически активных веществ:

C C L

1.2.Кинетика некаталитической реакции мутаротации глюкозы.

Скорость превращения -D-глюкозы в -D-глюкозу прямо пропорциональна ее концентрации (реакция первого порядка):

r1 = k1 C

По мере увеличения концентрации -D-глюкозы возрастает скорость обратной реакции:

r-1 = k-1 C

Суммарная скорость реакции, измеряемая по скорости исчезновения-D- глюкозы, будет равна:

r = - dc = r1 - r-1 = k1 C - k-1 C dt

Если раствор готовится из кристаллического -D-аномера, начальная концентрация C 0 =0. Для любого другого момента времени текущая концентрация реагентов C будет равняться:

dX/dt = k1 (C 0 X) - k-1 X

Интегрирование этого уравнения дает формулу для расчета величины

(k1+k-1 ):

19

www.mitht.ru/e-library

С * есть начальная, текущая и равновесная ( конечная ) концентрации исходного реагента.

В данной работе концентрация реагентов определяется по углу вращения плоскости поляризации поляризованного света. Справедливо следующее соотношение:

где 0 * -углы вращения раствора в начальный момент, ко времени t и в конце реакции. Для нахождения констант скоростей каждой стадии необходимо определить константу равновесия реакции:

1.3.Каталитическое ускорение реакции мутаротации глюкозы В растворе кислоты скорость мутаротации глюкозы увеличивается.

Любая кислота Бренстеда в той или иной степени является катализатором этой реакции. Такой катализ называется общим кислотным катализом. Кислота - любая частица, способная быть донором протонов по отношению к субстрату. Каталитическая реакция протекает в несколько стадий:

1)A + ВН АН + В

2)АН + В A + ВН

3)АН Н + продукты

4)В + Н ВН

где ВН+ –кислота Бренстеда Протонированный субстрат АН+ расходуется по двум направлениям:

химическое превращение – стадия (3) депротонирование – стадия (2)

При общем кислотном катализе химическое превращение АН является быстрой реакцией, а медленной стадией , определяющей скорость всего процесса, является стадия протонирования - стадия 1.

rкат= k1 СA CBH = kнабл. СA

В ходе каталитической реакции концентрация катализатора не меняется (после образования продукта кислота вновь регенерируется), поэтому в ходе конкретного опыта скорость реакции будет зависеть только от концентрации CA (первый порядок реакции). Наблюдаемая константа скорости будет прямо пропорциональна концентрации катализатора:

kнабл.= k1 CBH

20

www.mitht.ru/e-library

Проведение реакции в присутствии катализатора не исключает возможности превращения части вещества некаталитическим путем.

Суммарная скорость расходования реагента по двум параллельным направлениям (прямая реакция) будет равняться

r1 = r1кат + r1некат = (k 1кат + k 1некат) СА = k 1набл СА

Аналогично скорость обратной реакции r-1 = k-1набл СВ

Полная скорость реакции

r = r1 + r-1 = k 1набл CA + k -1набл СВ

Данное уравнение аналогично уравнению (3) для некаталитической реакции и имеет аналогичное решение, только константа скорости каталитической реакции является функцией концентрации кислоты:

k 1набл = k 1 + k 1кат СBH

kнабл

CBH+

Чтобы определить входящие в это выражение К1 и К 1кат , надо провести опыты с различной концентрацией кислоты и построить график в координатах Кнабл — СHCl. Отсекаемый на оси ординат отрезок равен константе скорости в чистой воде, а тангенс угла наклона прямой равен константе скорости каталитической реакции и характеризует протонирующую способность данной кислоты в данных условиях.

Увеличение скорости каталитической реакции является результатом уменьшения энергии активации каталитической реакции по сравнению с некаталитическим процессом. Для определения энергии активации каталитической реакции проводится опыт при 3-4 температурах при одинаковых концентрациях D-глюкозы и кислоты.

21

www.mitht.ru/e-library

2. Экспериментальная часть

2.1.Измерение угла вращения растворов глюкозы на сахариметре СУ-4 Внимание. Работу по изучению кинетики мутаротации глюкозы можно начинать только после освоения методики измерения угла вращения плоскости поляризованного света на сахариметре СУ-4.

Методика измерения.

2.1.1. Включите сахариметр в сеть 220 В и нажмите красную кнопку на блоке питания. Должна загореться лампа подсветки сахариметра.

2.1.2. Измерьте угол вращения без поляриметрической трубки. При правильной настройке прибора этот угол должен быть близок к 0 .В состояние, отвечающее углу вращения исследуемого раствора, анализатор устанавливается вращением вокруг оптической оси прибора с помощью винта 1 ( внизу на приборе). При вращении винта изменяется освещенность поля зрения нижнего окуляра, разделенного на две части. Резкую границу между ними можно установить вращением окуляра. Установив четкую границу между двумя полями, добейтесь одинаковой освещенности двух полей вращением винта 1.Положению измерения соответствует такой угол анализатора, при котором освещение двух полей равномерно, причем небольшое увеличение или уменьшение угла вращения анализатора приводит к заметной неравномерности освещенности полей. Яркость поля можно отрегулировать ручкой регулировки на блоке питания. Интенсивность источника освещения не должна быть ни очень яркой,ни очень слабой.

2.1.3. После настройки анализатора измерьте угол по шкале верхнего окуляра, отрегулировать резкость шкалы можно вращением этого окуляра. Значения угла берутся по нониусу. По нижней шкале отсчитываются целые градусы по тому значению нижней шкалы, которое ближе всего к нулевой отметке верхней шкалы, но не превосходит ее. По верхней шкале берутся сотые доли градуса. Нужно найти ту риску верхней шкалы (в положительной области), которая совпадает с риской нижней шкалы. По этой риске верхней шкалы отсчитываются сотые доли градуса измеряемой величины (с точностью до 0,05 ).

Запишите показания сахариметра без поляриметрической трубки. Если это значение больше, чем +0,5 , то в расчеты нужно внести поправку.

2.1.4.Измерьте угол вращения контрольного раствора глюкозы (возьмите его у лаборанта). Раствор налейте в поляриметрическую трубку, предварительно сполоснув ее этим раствором. Поместите трубку в поляриметр в такое положение, чтобы была достаточная освещенность поля нижнего окуляра. Далее повторите операция п.п.2 и 3. Сравните полученные значения угла вращения с углом вращения контрольного раствора. Допустима разница 10 S. контр =300 S . Далее приступите к изучению кинетики реакции мутаротации глюкозы.

22

www.mitht.ru/e-library