설탕의 전화
-실험 예비 보고서-
1. 목적
효소 및 수소이온을 촉매로 하여 설탕(sucrose)이 가수분해되는 전화속도를 편광계로 추적하여 그 동력학적 해석을 한다.
2. 이론
화학반응의 반응속도는 온도, 농도 등의 영향을 받는데, 일정 온도하에서의 반응속도는 반응물 농도의 시간당 변화를 측정하여 해석함으로써 반응차수 및 반응속도 상수를 구하며, 이에는 몇가지 방법이 있다. 만약 반응속도가 반응물 농도의 1승에 비례하면 이 반응을 1차반응이라고 한다.
적분법 1)
반응물 A의 농도를 CA라고 놓으면, 1차반응에서는 다음의 관계가 성립한다.
여기서 비례상수 k를 속도상수(rate constant)라고 한다. 위 식을 적분하고, 초기조건 C0을 대입하여 정리하면
C/C0는 농도비이므로 농도에 비례하는 다른 양으로 치환할 수 있다. 반응물의 t=0에 있어서의 몰수를 a라 놓고, t시간후에 x몰만 반응하여 (a-x)몰로 되었다면
설탕의 전화반응은 많은 가수분해와 같이 수소이온이 촉매작용을 한다. 좀더 성능이 좋은 촉매는 효모, 곰팡이, 꿀로부터의 전화효소로 약산성인 전범위에서 현저한 전화속도를 보여준다. (pH 3-7, pH 5 범위에서 최적효과)
sucrose는 수소이온을 촉매로 가수분해하여 다음과 같이 포도당(glucose)과 과당(fructose)로 전화한다.
sucrose glucose froctose
(+66.5。) (+52.3。) (-92.3。)
( )내의 수치는 비선광도이다.
이 반응의 반응속도는 다음 식으로 표시된다.
여기서 는 각각 설탕, 수소이온 및 물의 농도이다. 물을 다량으로 사용하였다면, 반응하는 동안 물의 농도는 일정하다고 생각할 수 있으며, 따라서 촉매농도 CH+ 도 이 반응에 있어서 변화가 없다고 생각되므로 ,결국 설탕의 전화반응속도는 다음과 같이 표시할 수 있다.
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2011.03.11
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