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HIPÓTESIS

LAS GASEOSAS ZERO Y LIGHT NO TIENEN AZUCAR, POR LO TANTO NO PRESENTAN ACTIVIDAD OPTICA

OBJETIVOS

Comprobar de forma experimental que una gaseosa común (con azúcar) desvía el plano de la luz polarizada y que una gaseosa light y zero no.

FUNDAMENTOS

Cuando se dice la palabra “azúcar” inmediatamente se piensa en caramelos, postres y golosinas con sabor dulce. De hecho, la mayor parte de los carbohidratos simples tienen sabor dulce, pero el grado de dulzor varia enormemente de un azúcar a otro. Con la sacarosa, como punto de referencia, la fructosa es casi el doble de dulce y la lactosa es solo la sexta parte de dilce.

No obstante, las comparaciones son difíciles debido a que el dulzor percibido varía dependiendo de la concentración de la disolución que se este probando.

 Sin embargo, podemos decir que la sacarosa tiene generalmente un dulzor de orden 1,00. 

El deseo de muchas personas de disminuir su ingesta calórica ha conducido a la ingesta de endulzantes sintéticos como el aspartamo, acesulfame, sacarina y la sucralosa. Todos son muchos mas dulces que los azucares naturales, por lo que la elección de uno u otro depende del gusto personal, de las regulaciones gubernamentales y d la estabilidad del calor.

El acesulfame de K (potasio), uno de los endulzantes aprobados recientemente, ha demostrado ser extremadamente popular en las bebidas carbónicas (gaseosas), debido a que tiene poco resabio.

La sacarosa, o azúcar de mesa ordinario es una de las sustancias orgánicas más abundantes en el mundo. Todo el azúcar ya sea refinado o sin refinar es sacarosa.

Es un disacárido formado por alfa-glucopiranosa y beta-fructofuranosa. Su nombre químico es: α-D-glucopiranosil (1->2)-β-D-fructofuranósido.

Como mencionamos anteriormente, la sacarosa es un disacárido, el cual produce en la hidrólisis de 1 equivalente de glucosa y 1 equivalente de fructosa. Con frecuencia esta mezcla 1:1 de glucosa y fructosa es referido como azúcar invertido debido a que se invierte o se cambia el signo de la rotación óptica durante la hidrólisis de la sacarosa (α) D= -22,0

La sacarosa no es un disacárido reductor y no experimenta mutarrotación.

Estas observaciones implican que la sacarosa no es hemiacetal y sugiere que la glucosa y la fructosa deben ser glucósidos, lo cual solo puede suceder si los dos azucares están unidos por un enlace glucósido entre los carbonos anoméricos de ambos azucares (C1 de la glucosa y C2 de la fructosa).

Su fórmula química es:(C₁₂H₂₂O₁₁)

El estudio de la estereoquímica se originó a principios del siglo XIX durante las investigaciones del físico francés Jean Baptiste Biot de la naturaleza de la luz polarizada en un plano.

Biot hizo la observación notable de que cuando un haz de una luz polarizada en un plano pasa a través de una disolución de ciertas moléculas orgánicas como el azúcar, se rota el plano de polarización y no todas las sustancias orgánicas exhiben esta propiedad, pero se dice que aquellas que lo hacen son ópticamente activas.

La cantidad de rotación puede medirse con un instrumento llamado polarímetro. Se coloca en un tubo de ensayo una disolución de moléculas orgánicas ópticamente activas, la luz polarizada en un plano se pasa a través del tubo y tiene lugar la rotación del plano de polarización.

Además de determinar el ángulo de rotación, podemos encontrar la dirección. Por lo cual sabemos que la sacarosa (+) es una sustancia dextrorrotatorias (gira a la derecha la luz polarizada).

La rotación específica (α) D de un compuesto está definida como la rotación observada cuando se utiliza con longitud la luz de 589.6 nm con una longitud de trayectoria de la muestra (l) de 1 dm y una concentración de la muestra (C) de 1 g/ml. (La luz de 589.6 nm llamada línea D del sodio, es la luz amarilla emitida por las lámparas comunes de sodio).

(α) D = rotación observada (°) / (longitud de la trayectoria (l=dm) x concentración (C=g/ml)

(α) D = α / (l x C)

Cuando se expresa de esta manera estándar la  información de la rotación óptica, la rotación específica, (α) D es una constante física característica de un compuesto dado ópticamente activo. Así sabemos que la sacarosa tiene un (α) D = + 66.47

MATERIALES:
 
* Polarímetro de Laurent.

* Fuente de luz: lámpara de sodio.

* Gaseosas:
                  - Pepsi común.
                  - Pepsi light.
                  - Sprite común.
                  - Sprite zero. 

 

* Agua de red como solvente.
 
* Probeta de 100 mL.
 
* Pipetas de 5 mL.
 
* Recipientes de vidrio.
 
* Varilla.
 
* Regla.

 
 PROCEDIMIENTO:
 1- Ajustamos la puesta a cero del instrumento:

Para lograr esto se colocó en el tubo del polarímetro agua, luego se hizo coincidir el cero de la escala principal con el cero del vernier y, manteniendo firmemente esa posición de lectura, fuimos girando el analizador hasta ver a través del ocular dos semicampos igualmente iluminados y lo más oscuro posible Se sostuvo fuertemente al vernier en la posición para que al rotar el analizador no se altere dicha posición.

2. Tomamos  la medida de la longitud del tubo del polarímetro (en dm) (no incluimos las ventanas de vidrio de 1 mm de espesor cada uno).

3. Tomamos 50 ml de Sprite común. Agitamos con la varilla hasta quitarle todo el gas.
  
4. Se colocó la muestra en el tubo, se limpió las ventanas de sus extremos y luego de haber verificado que se podía ver nítidamente a través del mismo, se colocó el tubo dentro del polarímetro y se puso la tapa.

5- Se observó por el ocular y se vieron que los semicampos ya no se encontraban  igualmente iluminados.

6- Realizamos la lectura rotando el analizador hasta alcanzar nuevamente los dos semicampos igualmente iluminados y lo más oscuros posible.

7- Cuando se  alcanzó esa condición se efectuó la lectura del valor del ángulo en la escala.

8. Preparamos diluciones de la gaseosa (al 80, 60, 40, y 20% V/V) y fuimos midiendo la rotación de cada una de ellas.
 
9. Repetimos los mismos pasos con las gaseosas: Sprite zero

10. Repetimos los pasos del 3 al 7  con la Pepsi Light y Pepsi común.

 

11. Preparamos dos diluciónes una a  partir de la Pepsi Light y otra de la común, ambas del 20% v/v, las cuales se la denominó: Soluciones madre.

12. Elaboramos diluciones de ambas soluciones madre (al 80, 60, 40, y 20% V/V) y fuimos midiendo la rotación de cada una de ellas.

13. Con esos datos realizamos una tabla de cc (v/v) y α.
 
14. Con los valores de rotación confeccionamos un gráfico de α = f (cc), con la concentración expresada en v/v. Realizamos un gráfico para cada marca de gaseosa en donde se incluirán las rectas de cada una de sus variantes.
 
15. A partir de la pendiente, y con el dato de la longitud del tubo, calculamos el poder rotatorio específico  en caso de que la gaseosa la contenga. 
 RESULTADOS:

Longitud del tubo L ± ΔL: (2,7 ± 0,1) dm

SPRITE COMUN

Tabla del gráfico

Gráfico:

[α] ± Δ[α] = (0,017 0,001)°v/v.dm

SPRITE ZERO

Tabla del gráfico

Gráfico:

PEPSI COMUN:

a de la solución madre ( a±Δa)°v/v.dm = (-1,9 0,1) °v/v.dm

Tabla del gráfico:

Gráfico:

[α] ± Δ[α] = (-0,0167 ± 0,0001)° v/v.dm

PEPSI LIGHT:

Tabla del gráfico:

Gráfico:

[α] ± Δ[α] =(-0.0348 ± 0,0001)°v/v.dm

Discusión:

Analizando las medidas obtenidas de la Sprite común se llego a distintas conclusiones:

En primer lugar se observo que la Sprite común es un compuesto, dextrógiro debido a que gira la luz polarizada hacia la derecha. Esto se determina ya que al aumentar la concentración el poder rotatorio fue aumentando.

También  se comprobó que en la Sprite común existen más de un compuesto con actividad óptica, esto quedó demostrado al comparar el poder rotatorio teórico de la sacarosa, el cual es (α) D = + 66.47, con el obtenido en la experiencia Este valor  el cual es menor al esperado se puede explicar con la cuarta ley de Biot, para situaciones en las que existe en la muestra más de un componente ópticamente activo.

α total = Σ αi

Es decir en esta  gaseosa existe  uno o varios  compuesto con actividad óptica, seguramente alguno levógiros,  que la  sumatoria de sus (α)  da este resultado.

Con la Sprite zero se obtuvo un poder rotatorio muy pequeño y constante, es decir  que no variaba con la concentración. A partir de este resultado se llego a la deducción de que existe en la Sprite algún compuesto ópticamente activo que no se ve afectado por la concentración de solvente en la que se encuentra. De esta manera se comprueba que en la gaseosa no presenta sacarosa, ya que al variar las concentraciones el poder rotatorio no varía.

 Cuando analizamos la Pepsi común obtuvimos lo siguiente:

Primeramente medimos la solución madre pero no logramos ningún resultado ya que el color oscuro de la gaseosa no dejaba pasar la luz. Por lo cual debimos diluirlo a un 20%. Utilizamos esta dilución como la solución madre y a partir de allí realizamos las distintas diluciones para obtener las diferentes medidas.

De acuerdo al grafico podemos decir que la ecuación de la recta mas específicamente la pendiente (m) obtenida de las medidas de las diluciones presenta un signo negativo con lo cual queda demostrado que es una sustancia levógira, con un alfa negativo. Con un signo contrario a la sacarosa, aunque la misma se encuentre en la gaseosa. Esto se debe a que posee otros compuestos con mayor actividad óptica y con distinto signo. También podemos agregar que el punto de concentración 100 % no lo tuvimos en cuenta a la hora de hacer el grafico debido a que lo considerábamos un punto incoherente con relación a los demás y se encontraba fuera de la recta. En cuanto a la linealidad  sabemos que nos dio un valor R² de dentro de los valores aceptables, con lo cual hay una correlación en las medidas, es decir, no hay diferencia entre el valor Y estimado y el valor Y real.     

Al analizar la Pepsi light se llego a las siguientes conclusiones:

En primer lugar no se pudo observar nada por el color que posee la gaseosa, por lo cual debimos realizar lo mismo que hicimos con la Pepsi común; diluirlo a un 20% y tomar esta como la solución madre. A partir de la cual se realizaron las distintas diluciones para luego medirlas.

De acuerdo a los resultados obtenidos en las mediciones podemos decir que la hipótesis no es valida para esta sustancia ya que si presenta actividad óptica. Si bien no contiene azúcar, esto se puede deber a otros componentes que presentan actividad óptica como el aspartamo (ácido aspártico-fenilalanina), que es utilizado como edulcorante para estos tipos de gaseosas.

En cuanto al grafico nos da una pendiente negativa con lo cual deducimos que es una sustancia levógira con un alfa negativo, lo cual esto nos demuestra que es lo contrario a lo que sucede con la sacarosa. Posee una linealidad dentro del rango establecido de R² (0,9-1), por lo cual  hay una semejanza  entre el valor Y estimado y el valor Y real.

Finalmente podemos concluir con respecto a los gráficos de Sprite común y Sprite zero que se puede observar la diferencia que presenta una gaseosa que contiene azúcar con una que no la posee; aunque en la Sprite zero nos haya dado un valor mínimo pero se debe a otros compuestos que no es la sacarosa.

En cuanto al grafico de la Pepsi común con el de la Pepsi light esta diferencia no se nota, ya que los dos nos dan rectas negativas. Pero esto se debe que en la común el colorante con otros componentes tienen mayor actividad óptica que la sacarosa y de distinto signo y en el caso de la light se debe al colorante y al edulcorante que posee.

Bibliografía:

Libros:

"Química Orgánica", John McMurry. Editorial International Thomson Editores.

"Química Orgánica", Seyhan Ege. Editorial Reverté, S. A.
"Química Orgánica", Morrison y Boyd. Editorial Eddison-Wesley Iberoamericana.

Páginas Web:

http://es.wikipedia.org/wiki/Sacarosa

http://es.mimi.hu/salud/sacarosa.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Pepsi

http://es.wikipedia.org/wiki/Sprite