Polarimetria chimica

Calcolo della costante di velocità per la reazione di idrolisi acida del saccarosio seguita per via polarimetrica

Scopo e descrizione della reazione

La reazione di idrolisi acida del d-saccarosio (C₁₂H₂₂O₁₁) in d-glucosio (C₆H₁₂O₆) e l-fruttosio (C₆H₁₂O₆) è descritta da questa equazione:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆ (glucosio + fruttosio)

In cui la velocità di reazione è data da:

d [A] / dt = -k [A][H⁺]

Se [H⁺] >>> [A] e tale da poter essere considerata costante, la reazione diventa di pseudo primo ordine, e l’espressione della velocità diviene:

d [A] / dt = -k₁ [A]

che integrata diventa:

[A] = [A]₀ e^-k₁t (2)

dove [A]₀ = la concentrazione del saccarosio al tempo iniziale.

Esprimendo le concentrazioni in termini dell’angolo di rotazione otteniamo:

[A] = (α - α_∞)/(α₀ - α_∞)

dove:

• α = angolo di rotazione della soluzione di saccarosio al tempo t,
• α₀ = angolo di rotazione della soluzione di saccarosio al tempo t=0,
• α_∞ = angolo di rotazione della soluzione di saccarosio a reazione completa con tutto il saccarosio idrolizzato.

Per cui la (1) diventa:

(α - α_∞)/(α₀ - α_∞) = e^-k₁t (3)

Graficando (α - α_∞)/(α₀ - α_∞) contro t si ottiene la costante di velocità k₁.

Controllo della cinetica

La cinetica di questa reazione è stata seguita controllando la variazione dell’angolo di rotazione di un fascio di luce polarizzata dovuta alla formazione di due specie che presentano un’attività ottica differente.

La luce è un’onda elettromagnetica che si propaga nello spazio costituita da un vettore campo elettrico e un vettore campo magnetico, tra di loro perpendicolari, che vibrano in tutte le direzioni normali alla direzione di propagazione. La luce polarizzata si può ottenere facendo attraversare la luce in un polarizzatore, strumento ottico in grado di selezionare solo una componente del campo elettrico parallela ad una determinata direzione. Si definiscono:

• Piano di vibrazione: quello in cui vibra il vettore elettrico dell’onda,
• Piano di polarizzazione: il piano perpendicolare a quello di vibrazione e passante per la direzione di propagazione.

La luce polarizzata si ottiene utilizzando un prisma di Nicol, strumento costituito da due blocchi di calcite cristallina, tagliati secondo particolari angolazioni, che permette di ottenere il fascio di luce polarizzata.