Хімія - Великий довідник школяра - 2019

Органічна хімія
Оксигеновмісні органічні сполуки
Вуглеводи

Вуглеводи — це органічні сполуки, що мають загальну формулу , де .

Вуглеводи поділяються на моносахариди, олігосахариди, полісахариди. Оліго- і полісахариди гідролізуються з утворенням моносахаридів. Моносахариди не можуть гідролізуватися з утворенням найпростіших вуглеводів.

За числом атомів Карбону моносахариди поділяють на тетрози , пентози і гексози .

Глюкоза

Глюкоза має молекулярну формулу — . Молекули глюкози можуть мати або лінійну, або циклічну форму. У кристалах молекули глюкоза знаходиться в одній із двох циклічних форм: або . У водному розчині між цими формами існує динамічна рівновага:

Фізичні властивості глюкози. Біла кристалічна речовина, солодка на смак, добре розчинна у воді.

Біологічне значення глюкози. У природі глюкоза утворюється в хлоропластах зелених рослин у процесі фотосинтезу, сумарне рівняння якого:

.

У мітохондріях живих організмів відбувається окиснення глюкози киснем повітря: . При цьому виділяється енергія, яка використовується для процесів життєдіяльності.

Глюкоза міститься в рослинних і тваринних організмах, особливо багато її у винограді, меді, а також стиглих фруктах і ягодах, у корінні, листі та квітах рослин, у крові людини і тварин (близько 0,1 %).

Глюкоза — цінна поживна речовина. Їжа людини складається приблизно на 70 % з вуглеводів.

Добування глюкози. Глюкозу добувають в основному гідролізом крохмалю або целюлози.

Хімічні властивості глюкози. Хімічні властивості глюкози зумовлені наявністю в її молекулі альдегідної групи (у лінійній формі) і п’яти гідроксильних груп. Відповідно вона виявляє властивості альдегідів і багатоатомних спиртів.

Реакції за участю альдегідної групи.

1)  Реакція з амоніачним розчином аргентум оксиду (реакція «срібного дзеркала»):

2)  Відновлення альдегідної групи:

Реакції за участю гідроксильних груп.

3)  Із купрум(II) гідроксидом без нагрівання глюкоза реагує як багатоатомний спирт і дає характерне синє забарвлення.

    Реакції бродіння (проходять за участю мікроорганізмів).

4)  Спиртове бродіння:

5)  Молочнокисле бродіння:

Ця реакція проходить при скисанні молока, квашенні капусти, силосу, у процесі роботи м’язів у результаті енергетичного обміну.

6)  Маслянокисле бродіння:

Масляна кислота, що утворюється, надає неприємного смаку і запаху згірклому вершковому маслу.

Застосування глюкози. Глюкоза застосовується в медицині для приготування лікувальних препаратів, у кондитерському виробництві, у виробництві дзеркал та іграшок (сріблення), у хімічній промисловості.

Крохмаль і целюлоза

Крохмаль і целюлоза належать до полісахаридів. Полісахариди — це речовини, в результаті повного гідролізу яких утворюються моносахариди. Загальна формула полісахаридів — . Мономером крохмалю є -глюкоза, целюлози — -глюкоза.

Крохмаль існує у двох формах — амілози й амілопектину. Амілоза розчинна у воді та є лінійним полімером крохмалю. Лінійний полімерний ланцюг молекули амілози згорнутий у спіраль. Фрагмент амілози побудований таким чином:

На відміну від амілози амілопектин не розчиняється у воді та має розгалужену будову.

Целюлоза складається з більшої кількості залишків глюкози, ніж крохмаль, і має велику молярну масу. Молекули целюлози мають лінійну будову, внаслідок чого вона легко утворює волокна. Фрагмент целюлози:

Фізичні властивості крохмалю й целюлози.

Крохмаль — позбавлений смаку білий порошок, нерозчинний у холодній воді; у гарячій воді набрякає, утворюючи клейстер.

Целюлоза — біла тверда речовина, нерозчинна у воді і більшості органічних розчинників, набухає у воді дуже повільно.

Поширення крохмалю й целюлози в природі.

Крохмаль — запасна поживна речовина рослин, є одним з продуктів фотосинтезу. Найбагатіші крохмалем зерна злаків: рису до 86 %, пшениці — до 75 %, кукурудзи — до 72 %, а також бульби картоплі — до 24 %.

Із целюлози складаються стінки рослинних клітин. У деревині міститься до 60 % целюлози, у ваті й фільтрувальному папері — до 90 %.

Добування крохмалю й целюлози. Це природні полімери, які синтезуються в рослинах з глюкози за реакцією:

Їх виділяють із рослинної сировини.

Хімічні властивості крохмалю.

1)  У результаті дії ферментів або під час нагрівання з кислотами (каталізатор — іони Гідрогену) крохмаль піддається гідролізу. При цьому утворюються менш складні речовини — декстрини, кінцевий продукт — глюкоза. Сумарне рівняння:

2)  Сполука крохмалю з йодом має характерне синє забарвлення. Це якісна реакція на крохмаль.

Хімічні властивості целюлози.

1)  Горить:

2)  Також, як і крохмаль, піддається гідролізу:

3)  Вступає в реакцію естерифікації з кислотами:

Застосування крохмалю й целюлози.

У великих кількостях крохмаль переробляється на декстрини, патоку і глюкозу, які використовуються в кондитерському виробництві. Із крохмалю добувають етанол, у медицині на його основі готують мазі, присипки тощо.

Целюлоза у вигляді бавовни, льону, пеньки йде на виготовлення тканин, велика її кількість витрачається на виробництво паперу. Гідролізуючи целюлозу, а потім зброджуючи одержану глюкозу, добувають гідролізний етанол. Глюкоза, добута з целюлози, служить кормом для худоби. Унаслідок термічного розкладу целюлози утворюється метанол, деревне вугілля та інші сполуки. Із целюлози одержують штучний шовк, пластмаси, кіноплівку, бездимний порох, лаки.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити