Процесс инверсии сахара является гидролитическим расщеплением сахарозы С12Н22О11 на глюкозу (декстрин) и фруктозу (левулеза) по уравнению:
С12Н22О11 + Н2О ® С6Н12О6 + С6Н12О6
фруктоза глюкоза
Эта реакция бимолекулярна, однако, в большом избытке воды (слишком велика разница в молекулярных массах компонентов) она протекает по первому порядку: 
и константа скорости ее может быть рассчитана по уравнению:
Скорость инверсии сахара в нейтральной среде очень мала. Присутствие ионов водорода как катализатора ускоряет реакцию и делает ее доступной для наблюдения, причем скорость инверсии пропорциональна концентрации ионов водорода в растворе.
Тростниковый сахар и продукты его разложения принадлежат к числу оптически активных веществ, т. е. веществ, способных изменять положение плоскости поляризации проходящего через них поляризованного светового потока (светового потока, в котором колебания происходят в определенной плоскости). Оптическая активность таких веществ связана с наличием в их молекулах асимметричных атомов углерода. Угол поворота плоскости колебаний поляризованного луча называется углом вращения плоскости поляризации и обозначается a. Его величина прямо пропорциональна толщине слоя d и концентрации активного вещества С:
, (6)
где а – коэффициент пропорциональности (постоянная поляризации или удельное вращение), который зависит от природы вещества, длины волны, температуры и природы растворителя. Для гомогенных оптически активных жидкостей концентрация в уравнении (6) заменяется на плотность. Вращательная способность приблизительно обратно пропорциональна квадрату длины волны (вращательная дисперсия), а с температурой изменяется незначительно.
Удельное вращение равно углу вращения (в градусах) в слое раствора толщиной 1 дм, содержащего 1 г вещества в 1 мл при 20°С, при определенной длине волны (например, при длине волны желтой линии спектра паров натрия 589,6 нм). Зная угол вращения, удельное вращение (см. справочник) и толщину слоя раствора, легко вычислить его концентрацию.
Скорость инверсии тростникового сахара удобно изучать поизмерению меняющегося со временем угла вращения плоскости поляризации исследуемого раствора. Тростниковый сахар вращает плоскость поляризации вправо (a = 66,55°), а смесь продуктов инверсии - влево, так как глюкоза вращает вправо (aг = 52,5°), a фруктоза - влево (aф = - 91,9°). Поэтому по мере протекания реакции угол вращения плоскости поляризации уменьшается, падает до нуля и затем становится отрицательным (инверсия вращения). Окончанию реакции соответствует предельное, не изменяющееся отрицательное значение угла вращения a¥.
Для измерения угла вращения плоскости поляризации используются специальные оптические приборы - поляриметры. Чаще всего применяются так называемые полутеневые поляриметры (рис. 2).
Поляризатор 3 состоит из двух призм Николя (при другой конструкции их может быть и три), причем меньшая по размерам призма прикрывает половину поля зрения. Плоскости поляризации этих призм находятся под некоторым углом друг к другу, поэтому поле зрения, рассматриваемое в окуляр 7, разделено на две части, отличающиеся по цвету и яркости освещения. Поляризатор неподвижен. Анализатор 8 (также призмы Николя) может вращаться вокруг оптической оси прибора. Вращением анализатора вокруг оси прибора можно достичь положения, при котором призмы Николя оказываются скрещенными и проходящий световой поток гасится.
Рис. 2. Схема поляриметра:
1 - источник света; 2 - светофильтр; 3 - поляризатор; 4 – поляриметрическая
трубка; 5 - зеркало; 6 - лупа; 7 - окуляр; 8 - анализатор; 9 - указатель; 10 - лимб
|
|
|
|
