KWALIFIKACJA CHM4 - STYCZEŃ 2020

PYTANIE NR 31.
W badaniu kinetyki hydrolizy sacharozy wykorzystuje się aktywność optyczną cukrów, którą oznacza się
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Aktywność optyczna oznacza zdolność roztworu do skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego. W badaniu kinetyki hydrolizy sacharozy śledzi się zmianę tej skręcalności w czasie, a pomiar wykonuje się polarymetrycznie (polarymetrem). Pozostałe metody mierzą inne wielkości (załamanie, potencjał, absorpcję).

Pełne wyjaśnienie:

W hydrolizie (inwersji) sacharozy zmienia się skład mieszaniny cukrów w roztworze, a wraz z nim zmienia się skręcalność optyczna (rotacja optyczna). Jest to właściwość substancji optycznie czynnych polegająca na skręcaniu płaszczyzny światła spolaryzowanego przechodzącego przez próbkę. Jeśli podczas reakcji skręcalność roztworu zmienia się w czasie, to można tę zmianę mierzyć i na tej podstawie śledzić przebieg kinetyczny procesu.

Dlatego odpowiedź "polarymetrycznie" jest właściwa: polarymetria to metoda instrumentalna, w której bezpośrednio mierzy się kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła przez roztwór. W praktyce laboratoryjnej pozwala to rejestrować przebieg reakcji bez konieczności rozdzielania składników, o ile zmiana skręcalności jest dostatecznie wyraźna.

  • Odpowiedź "refraktometrycznie" jest nieadekwatna, ponieważ refraktometria dotyczy pomiaru współczynnika załamania światła i bywa używana m.in. do oceny stężenia roztworów, ale nie jest to pomiar aktywności optycznej.
  • Odpowiedź "potencjometrycznie" jest błędna, bo potencjometria mierzy różnicę potencjałów (np. pH, potencjał redoks) przy użyciu elektrod; nie opisuje zjawiska skręcalności optycznej.
  • Odpowiedź "spektrofotometrycznie" nie pasuje, ponieważ spektrofotometria opiera się na absorpcji/promieniowaniu w funkcji długości fali; sama aktywność optyczna nie jest wielkością absorbancyjną.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w treści pojawia się "aktywność optyczna", "skręcalność" lub "światło spolaryzowane", najczęściej chodzi o polarymetrię i polarymetr jako przyrząd pomiarowy.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Aktywność optyczna to zdolność roztworu substancji chiralnych do skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego. Efekt opisuje się kątem skręcenia (rotacji optycznej), który zależy m.in. od stężenia, drogi optycznej i temperatury.
Polarymetr przepuszcza przez próbkę światło spolaryzowane i wyznacza kąt, o jaki roztwór obraca płaszczyznę polaryzacji. Odczyt jest porównaniem ustawienia analizatora dla próbki względem układu odniesienia, zwykle przy stałej długości fali.
W trakcie hydrolizy zmienia się skład mieszaniny cukrów w roztworze, a poszczególne cukry mają różną rotację optyczną. Gdy udział składników zmienia się w czasie, zmienia się też skręcalność całego roztworu, co daje sygnał do obserwacji kinetyki.
Oznacza wykonanie pomiaru w polarymetrze: przygotowanie klarownej próbki, umieszczenie jej w rurce pomiarowej o znanej długości, stabilizację temperatury (jeśli wymagana) i odczyt kąta skręcenia. Wynik porównuje się w czasie dla kolejnych próbek.
Polarymetria mierzy skręcalność optyczną (zjawisko związane z chiralnością), a refraktometria mierzy współczynnik załamania światła (zależny głównie od stężenia i składu). Refraktometr nie "widzi" bezpośrednio aktywności optycznej, tylko własności refrakcyjne.
Zwykle nie wprost. Spektrofotometria mierzy absorpcję światła i jest użyteczna, gdy reagenty lub produkty absorbują w danym zakresie. Dla wielu cukrów w wodzie absorpcja w UV-Vis jest mała, więc bez reakcji barwnych metoda nie mierzy aktywności optycznej.
Potencjometrię stosuje się, gdy interesuje nas wielkość elektrochemiczna, np. pH w trakcie reakcji prowadzonej kwasowo/zasadowo lub sygnał z elektrody jonoselektywnej. Nie jest to metoda do oznaczania skręcalności optycznej, więc nie odpowiada na pytanie o aktywność optyczną.
Najczęstsze problemy to: mętność próbki (rozpraszanie światła), pęcherzyki w rurce, niewłaściwa długość drogi optycznej, brak kontroli temperatury oraz zanieczyszczenia optycznie czynne. Błędy te powodują niestabilny odczyt lub systematyczne przesunięcie wyniku.
Próbka powinna być jednorodna i klarowna; często wymaga filtracji lub odwirowania. Należy unikać zanieczyszczeń i piany. Ważne jest też zachowanie stałych warunków (np. temperatura, czas od pobrania), aby porównywać odczyty w kolejnych punktach czasowych.
Sygnały kluczowe to słowa: "aktywność optyczna", "skręcalność", "światło spolaryzowane", "rotacja optyczna" lub "polaryzacja". Jeśli treść mówi o zmianie skręcenia w czasie (kinetyka), najczęściej właściwą metodą jest pomiar polarymetryczny.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 41% zdających egzamin. trudne

Według specjalistów z branży: "Aktywność optyczna oznacza zdolność roztworu do skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego."

Źródła:

  • IUPAC Compendium of Chemical Terminology (Gold Book): hasło "optical rotation" – https://goldbook.iupac.org/terms/view/O04356 (dostęp: 2026-02-28)
  • IUPAC Compendium of Chemical Terminology (Gold Book): hasło "polarimetry" – https://goldbook.iupac.org/terms/view/P04717 (dostęp: 2026-02-28)
  • Vogel's Textbook of Quantitative Chemical Analysis, rozdziały dotyczące metod optycznych/polarymetrii (wydanie książkowe; weryfikacja po tytule i spisie treści)

Materiały:

  • Podręcznik z chemii fizycznej (działy: kinetyka chemiczna, właściwości optyczne substancji)
  • Materiały z analizy instrumentalnej (polarymetria, refraktometria, spektrofotometria, potencjometria)
  • Instrukcje laboratoryjne do ćwiczeń: inwersja sacharozy monitorowana polarymetrycznie

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego