역 설탕 시럽

식당 (자당)은 가수 분해에 의해 역당으로 전환됩니다. 식용 설탕과 물의 혼합물 또는 용액을 가열하면 두 개의 단순 설탕 성분을 연결하는 화학 결합이 끊어집니다.

자당을 포도당과 과당으로 가수 분해하는 균형 화학 방정식은 다음과 같습니다.

C12H22O11 (자당) + H2O (물) → C6H12O6 (포도당) + C6H12O6 (과당)

광학 회전 편집

자당 한 번 용액은 자당의 일부가 포도당과 과당으로 바뀌 었습니다. 용액은 더 이상 순수하지 않다고합니다. 가수 분해 될 때 자당 용액의 순도의 점진적인 감소는 광학 회전이라는 용액의 화학적 특성에 영향을 미치며, 이는 자당이 얼마나 가수 분해되었는지, 따라서 용액이 반전되었는지 여부를 파악하는 데 사용할 수 있습니다.

정의 및 측정 편집

평면 편광이라고하는 일종의 빛은 가수 분해를 위해 가열 될 때 자당 용액을 통해 비출 수 있습니다. 이러한 빛에는 편광계라고하는 도구를 사용하여 측정 할 수있는 “각도”가 있습니다. 그러한 빛이 순수한 자당 용액을 통해 빛을 발할 때 그것은 그것이 들어 왔을 때와는 다른 각도로 다른 쪽에서 나옵니다. 이것은 설탕의 농도와 용액을 통과하는 빛의 길이에 비례합니다. 따라서 각도는 “회전”이라고하며 각도가 변경된 각도 (회전 정도 또는 “광학 회전”)에는 문자 이름 α {\ displaystyle \ alpha} (알파)가 지정됩니다. 빛이 들어올 때와 빛이 나올 때의 각도 사이의 회전이 시계 방향이면 빛은 “오른쪽으로 회전”하고 α {\ displaystyle \ alpha}는 64와 같은 양의 각도를 갖도록 지정됩니다. °. 빛이 들어올 때와 나갈 때의 각도 사이의 회전이 시계 반대 방향 인 경우, 빛은 “왼쪽으로 회전”하고 α {\ displaystyle \ alpha}에는 −39 °와 같은 음의 각도가 주어집니다. .

반전 점의 정의 편집

평면 편광이 순수한 자당 용액에 들어가고 나올 때 그 각도는 66.5 ° (시계 방향 또는 오른쪽) 회전합니다. 자당이 가열되고 가수 분해됨에 따라 혼합물의 포도당과 과당의 양이 증가하고 광학 회전이 감소합니다. α {\ displaystyle \ alpha}가 0을지나 음의 광학 회전이 된 후에는 빛이 들어올 때와 빛이 나갈 때의 각도 사이의 회전이 시계 반대 방향으로되어 광학 회전이 ” 그 방향을 거꾸로했습니다. 이것은 α {\ displaystyle \ alpha}가 0이되기 전에 가수 분해되어야하는 자당 양의 백분율로 “반전 점”의 정의로 이어집니다. 반전 지점을 통과 한 (따라서 음의 값 α {\ displaystyle \ alpha}) 솔루션은 “반전”이라고합니다.

카 이랄 성과 특정 회전 편집

자당, 포도당 및 과당의 분자 모양 ( “화학 구조”)이 모두 비대칭이기 때문에 세 가지 당은 입체 이성질체라고하는 여러 가지 형태로 나타납니다. 이러한 형태의 존재는 이러한 화학 물질의 광학적 특성을 유발합니다. 평면 편광 된 빛이 이러한 형태의 설탕 중 하나의 순수한 용액을 통과 할 때 내부의 특정 비대칭 화학 결합을 “눈에 띄게”치는 것으로 생각됩니다. 그 특정 결합 (자당, 포도당, 과당과 같은 고리 형 당에서는 아노 머 결합이라고하는 결합을 포함 함)이 설탕의 각 형태마다 다르기 때문에 각 형태는 빛을 회전시켜

어떤 형태의 설탕을 정제하여 물에 넣으면 동일한 설탕의 다른 형태를 빠르게 취합니다. 즉, 순수한 설탕의 용액은 일반적으로 모든 입체 이성질체를 가지고 있음을 의미합니다. 일반적으로 많이 변하지 않는 다른 양으로 용액에 존재합니다. 이것은 다른 형태의 설탕의 모든 광학 회전 각도 (α {\ displaystyle \ alpha} 값)에 “평균”효과를 가지며 순수한 설탕 용액 참 g 자체의 “총”광학 회전은 “특정 회전”또는 “관찰 된 특정 회전”이라고하며 {\ displaystyle}로 기록됩니다.

waterEdit의 효과

물 분자는 그렇지 않습니다. 카 이랄 성이 있으므로 광학 회전 측정에 영향을 미치지 않습니다. 평면 편광이 순수한 물에 들어갈 때 그 각도는 그것이 나올 때와 다르지 않습니다. 따라서 물의 경우 {\ displaystyle} = 0 °입니다. 물처럼 특정 회전이 0 도인 화학 물질을 “광학적 비활성”화학 물질이라고하며 물처럼 농도 및 경로 길이를 벗어난 광학 회전을 계산할 때 고려할 필요가 없습니다.

일반적인 혼합물 편집

화학 혼합물의 전체 광학 회전은 용액에있는 각 화학 물질의 양의 비율을 알고있는 경우 계산할 수 있습니다. 용액에 N {\ displaystyle N}-많은 광학 활성 다른 화학 물질 ( “화학 종”)이 있고 용액에있는 각 화학 물질의 몰 농도 (액체 용액 리터당 각 화학 물질의 몰 수)가 알려진 경우 C i {\ displaystyle C_ {i}}로 작성됩니다 (여기서 i {\ displaystyle i}는 화학 종을 식별하는 데 사용되는 번호입니다). 각 종이 i {\ displaystyle _ {i}}로 쓰여진 특정 회전 (그 화학 물질의 광학 회전이 순수한 솔루션으로 만들어진 것임)을 가지고 있다면 혼합물은 전체적인 광학 회전을 갖습니다

여기서 χ i {\ displaystyle \ chi _ {i}}는 i 번째 {\ displaystyle i \ mathrm {^ {th}}} 종의 몰 분율입니다.

완전히 가수 분해 된 자당 편집

추가 화학 제품이 우연히 생성되지 않는다고 가정하면 (즉, 부반응이 없음) 완전히 가수 분해 된 자당 용액은 더 이상 자당을 포함하지 않고 반반입니다. 포도당과 과당의 혼합물. 이 용액은 광학적 회전을 가지고 있습니다.

부분적으로 가수 분해 된 자당 편집

자당 용액이 부분적으로 가수 분해 된 경우, 그것은 자당, 포도당 및 과당을 포함하고 광학 회전 각도는 상대적인 양에 따라 달라집니다 각각의 솔루션에 대한;

Where s {\ displaystyle s}, g {\ displaystyle g}, f {\ displaystyle f}는 자당, 포도당 및 과당을 나타냅니다.

이 방정식을 사용하기 위해 χ {\ displaystyle \ chi}의 특정 값을 알 필요는 없습니다. 역점 (해가 역전되기 전에 가수 분해되어야하는 자당의 백분율)은 다음과 같이 계산 될 수 있습니다. 순수한 설탕의 특정 회전 각도. 반응 화학 양론 (자당 분자 하나를 가수 분해하면 포도당 분자 하나와 과당 분자 하나가 생성된다는 사실)는 용액이 x 0 {\ displaystyle x_ {0}} 몰의 자당으로 시작하고 포도당도 과당도없고 x {\ displaystyle x} 몰의 수 크로스를 가수 분해하여 생성 된 용액은 x 0 − x {\ displaystyle x_ {0} -x} 몰의 자당, x {\ displaystyle x} 몰의 포도당 및 x {\ displaystyle x} 몰의 과당을 갖습니다. 따라서 용액의 총 당 몰수는 x + x 0 {\ displaystyle x + x_ {0}}이고 반응 진행률 (가수 분해 반응 완료율)은 xx 0 × 100 % {\ displaystyle {\ frac {x} {x_ {0}}} \ times 100 \ %} 솔루션의 광학 회전 각도는이 퍼센트 반응 진행률의 함수 (명시 적으로 의존)임을 알 수 있습니다. 수량 xx 0 {\ displaystyle {\ frac {x} {x_ {0}}}}이 r {\ displaystyle r}로 작성되고 반응은 r × 100 % {\ displaystyle r \ times 100 \ %} 완료, 광학 회전 각도는

정의에 따라 α {\ displaystyle \ alpha} “반전 지점”에서 0 도와 같습니다. 따라서 반전 지점을 찾기 위해 알파는 0으로 설정되고 방정식은 r {\ displaystyle r}을 찾기 위해 조작됩니다. 이것은

따라서 자당의 62.9 % {\ displaystyle 62.9 \ %} 이상이 포도당으로 가수 분해되면 자당 용액이 역전되는 것으로 밝혀졌습니다.

반응 진행 모니터링 편집

자당 용액을 50-60 ° C (122-140 ° C)의 온도에서 보관 F) 자당의 약 85 % 이하를 가수 분해합니다. r = 0.85 일 때 α {\ displaystyle \ alpha}를 찾는 것은 가수 분해가 완료된 후 용액의 광학 회전이 -12.7 °임을 보여줍니다.이 반응은 최종 광학 회전이 0보다 작기 때문에 설탕을 반전한다고합니다. 편광계는 가수 분해 반응에서 초기 용액의 광학 회전이 -12.7 °와 같은지 여부를 감지하여 반전이 수행되는시기를 파악하는 데 사용할 수 있습니다.