Робота № 7/3. Встановлення кінетичних параметрів реакції мутаротації глюкози
Мета роботи. Визначити константу швидкості реакції мутаротації глюкози та встановити її залежність від рН розчину.
Методика роботи. Кристалічні форми a- та b-глюкози є достатньо стійкими, але у розчині кожна з них повільно перетворюється на рівноважну суміш обох форм. За цим процесом легко спостерігати, визначаючи зменшення кута оптичного обертання a-мономера (+112°) чи збільшення кута оптичного обертання b-мономера (+18,7°) до рівноважного значення, яке становить 52,5°. Це явище відоме під назвою мутаротації. Мутаротація каталізується як кислотами, так і лугами (див. схему).
У рівноважній суміші знаходиться 64% b-глюкози та 36% a-глюкози.
Реакція мутаротації - оборотна реакція 1-го порядку. Для оборотних реакцій 1-го порядку 
швидкість зміни концентрації речовини А визначається за рівнянням:
(1)
де k1 та k2 - константи швидкості зменшення та збільшення концентрації речовини А. Інтегруючи це рівняння за умови, що початкові концентрації речовин А та В дорівнюють А0 та В0 відповідно, можна дійти до співвідношення:
, (2)
де
(3)
Якщо відоме значення величини xрівн, що показує наскільки зменшується концентрація речовини А від початкової (А0) до рівноважної (Арівн), то замість рівнянь (3) та (2) більш зручно користуватися рівняннями:
(4)
та
, (5)
які можна одержати за умови, що для константи рівноваги Кр виконується співвідношення:
. (6)
Коли за реакцією слідкують за допомогою поляриметра, рівняння (5) перетворюється на рівняння
, (7)
де a0 та aµ - кути оптичного обертання площини поляризації на початку реакції та при повному її завершенні; at - поточне значення кута оптичного обертання площини поляризації у момент часу t.
Порядок роботи. Реакцію досліджують за допомогою поляриметра. Сумарну константу швидкості знаходять за відсутності каталізатора та у його присутності.
Зважують дві наважки кристалічної глюкози, кожну по 5 г. Одну з них вносять у мірну колбу на 50 мл. Колбу швидко заповнюють водою. Колбу декілька разів струшують до повного розчинення глюкози. Розчин відфільтровують та зливають у поляриметричну трубку. З цього моменту починають заносити значення часу та відповідних кутів оптичного обертання площини поляризації до табл. 1.
Дослід повторюють у присутності НСl, концентрацію розчину якої вказує викладач (значення часу та відповідних кутів at занести до табл. 2).
Сумарну константу швидкості знаходять для кожної пари значень t та at за рівнянням (7) або з тангенса кута нахилу залежності ln(at - aµ) від t за рівнянням
. (8)
Одержані за різних рН значення сумарної константи дозволяють знайти коефіціенти рівняння:
. (9)
Таблиця 1
| Мутаротація за відсутності каталізатора. СН+ = 10-7 моль/л | |||
| t | at | at - aµ | 
|
Kсер = ...
Таблиця 2
| Мутаротація у присутності каталізатора. СН+ = ..... моль/л | |||
| t | at | at - aµ |
|
Kсер = ...
Література: [25, с. 195-208,210; 24, с. 322-354, 360; 22, с. 319-345].
Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 562;