Cinética de la inversión de la sacarosa

OBJETIVOS:
▪ Determinar el orden de la reacción de la inversión de la sacarosa.
▪ Determinar la ecuación de la velocidad de la inversión de la sacarosa.
▪ Determinar la constante de velocidad de la inversión de la sacarosa.
▪ Determinar la rotación específica de la glucosa.
▪ Comparar las concentraciones de las dos reacciones en el tiempo.

FUNDAMENTOTEÓRICO:
La sacarosa (C12H22O11) es un azúcar no reductor, que en disolución acuosa de ácido diluido (ejemplo HCl (ac) o en presencia de una enzima llamada invertasa (encontrada en la levadura), se hidroliza dando D-Glucosa (C6H12O6) o dextrosa y L-Fructosa (C6H12O6) o levulosa, en cantidades iguales.
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
La sacarosa es un compuesto que gira el plano de laluz polarizada en sentido positivo (α = =+66.5º), al igual que la glucosa (α = +52.7º), por lo que serán sustancias denominada dextrógiras. La fructosa, sin embargo, gira el plano de la luz polarizada en sentido negativo (α = -92.4º), por lo que será una sustancia levógira. Si comparamos los distintos ángulos observamos como el giro de la fructosa es extremadamente negativo comparado con el del laglucosa, por lo tanto el ángulo de giro experimentado con la mezcla obtenida tras la hidrólisis de la sacarosa será negativo (52.7º - 92.4 = = -39.7).
Debido a esta inversión del ángulo de giro a la mezcla a partes iguales de glucosa y fructosa se le denomina “azúcar invertido”.
Una vez conocida esta propiedad característica de la sacararosa la vamos a aprovechar para calcular elorden, la ecuación de la velocidad y la constante de la velocidad de la reacción.
De forma experimental obtenemos el ángulo de giro que produce una determinada sustancia mediante un aparato denominado “polarímetro”, el cual en el caso de que la sustancia sean azúcares, como es nuestro caso, se denomina “sacarímetro”, debido a que la escala de lectura se realiza en grados sacarímetros y permiteseguir por medidas directas las variaciones de la concentración. Un grado sacarímetro corresponde a una concentración de 1 gramo de sacarosa por cada 100 gramos de disolución.

A lo largo de distintas épocas podemos encontrar distintos polarímetros, como por ejemplo el polarímetro de Laurent, Schmidt, Hensch,…pero todos ellos consisten en una fuente de haz luminosos monocromático polarizado(los focos de los sacarímetros modernos están constituidos por un mechero de incandescencia por el gas o por una lámpara eléctrica de incandescencia, ambos encerrados en una caja negra que deja salir la luz por un cristal esmerilado) en un plano o linealmente con la ayuda de por lo menos un prisma. Se hace pasar el haz de luz a través de la sustancia con que se trabaje y ésta sufrirá unadesviación de la dirección en caso de que la sustancia se óptimamente activa, describiendo la rotación óptica.
Cuanto mayor es el espesor y la concentración de la solución que la luz debe atravesar, tanto mayor es la rotación del plano de polarización. Refiriendo la rotación observada a un espesor de 10 cm de solución que contenga 1 gramo de sustancia pura en 1 cm3, se obtiene el poder rotatorioespecífico ([α]) de la sustancia estudiada, mediante la expresión:
[pic]
Siendo:
- [α] = rotación óptica.
- l = longitud del camino recorrido en decímetros.
- c = número de gramos de sustancia por 100 cm3 de disolución.
Cuando se trata de sustancias líquidas sin disolvente, la expresión utilizada será:
[pic]
Siendo:
- ρ = densidad de la sustanciapura.
Para un disolvente determinado y una concentración y temperatura dadas, se obtiene para cada sustancia activa un poder rotatorio específico, constante y característico con rotación hacia la derecha (+) o hacia la izquierda (-), por lo tanto si alguno de estos factores varía el poder rotatorio específico también variará (aumenta con la dilución y disminuye con la temperatura)....