Сахароза, крохмаль і целюлоза: молекулярні формули, гідроліз.

Опрацюйте теорію, напишіть конспект у зошит(зверніть увагу на хімічні властивості, рівняння та якісні реакції)

Сахароза, крохмаль і целюлоза: молекулярні формули, гідроліз.

Дисахариди - вуглеводи, які при нагріванні з водою в присутності мінеральних кислот чи під дією ферментів піддаються гідролізу, розкладаючись на дві молекули моносахаридів.

Легко розчиняються у воді, добре кристалізуються, солодкі на смак. Як у вільному стані, так і в складі ін. молекул дуже поширені в тваринних і рослинних організмах. Найпоширеніші дисахариди: сахароза (цукор), лактоза, мальтоза. Дисахариди – цінні харчові й смакові речовини; деякі дисахариди застосовують у мікробіології та фармакології.

Сахароза

Найважливішою сполукою з дисахаридів є сахароза(звичайний цукор). Її молекулярна формула C₁₂H₂₂O₁₁. До її складу входять залишки глюкози та фруктози, що показує структурна формула. Солодкість сахарози приймається за 1 (або за 100). Глюкоза виявляється менш солодкою (0,7), а фруктоза більш солодкою (1,50-1,70)

Сахароза — біла кристалічна речовина, розчинна у воді, солодка на смак. За 190—200 °С сахароза перетворюється на буру масу — карамель.

Великий вміст сахарози в цукровому буряку (16—20 %), стеблах цукрової тростини (14—16 %), а також у соку берези, клена, у багатьох плодах і овочах, у цукровій пальмі, рожковому дереві, цукровому сорго. Сахарозу добувають із цукрового буряка або цукрової тростини.

Цукрова тростина

Цукровий буряк

Чи горить сахароза?

Хімічні властивості:

1. Окиснення.

Цукрова пудра легко займається і навіть може спричинити вибух.

C₁₂H₂₂O₁₁ + 12O₂ →12CO₂ + 11H₂O

2. Гідроліз при нагріванні у кислому середовищі. При цьому з однієї молекули сахарози утворюється молекула глюкози і молекула фруктози:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O →C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆.

3. Дегідратація - при дії концентрованої сульфатної кислоти:

C₁₂H₂₂O₁₁ →12C + 11H₂O

4. Якісна реакція на сахарозу (з додаванням Сu(ОН)₂ без нагрівання) C₁₂H₂₂O₁₁ + Cu(OH)₂ → утворюється розчин яскраво синього кольору

Карамелізація - це комплекс реакцій, що відбуваються при нагріванні вуглеводів у присутності невисокої концентрації кислот, лугів, деяких солей, і призводять до утворення коричневих продуктів з карамельним ароматом. Наприклад, цукор-пісок використовують для отримання "цукрового колеру". Для цього сахарозу в присутності сірчаної кислоти або кислих солей амонію нагрівають до інтенсивного забарвлення. Колер застосовують для забарвлення безалкогольних напоїв, тортів та деяких видів кондитерського тіста.

Полісахариди – вуглеводи, що складаються з великої кількості залишків глюкози.

Багато в чому відрізняються від моносахаридів і дисахаридів, не мають солодкого смаку і майже не розчинні в воді. Важливі представники полісахаридів — крохмаль і целюлоза. Їх молекули побудовані з ланок — (С₆Н₁₀О₅), є залишками шестичленних циклічних форм молекул глюкози, що втратили молекулу води, тому склад крохмалю та целюлози виражається однією формулою (С₆Н₁₀О₅)n.

Крохмаль та целюлоза – природні полімери, мономерами яких є глюкоза. В природі крохмаль міститься у вигляді зерен у плодах та насінні деяких рослин. білий порошок, несмачний, нерозчинний у воді. У гарячій воді набухає, утворюючи клейстер (колоїдний розчин). Крохмаль – продукт фотосинтезу. Він є запасною поживною речовиною рослин. Найбільшу кількість крохмалю 5 містять зерна рису (до 80%), пшениці (до 75%), кукурудзи (до 72%), бульби картоплі (до 24%). Крохмаль – суміш двох полісахаридів: амілази (10-20%) і амілопектину (80- 90%), які складаються із залишків глюкози. Молекули амілази мають лінійну будову. Молекули амілопектину утворюють розгалужені ланцюги.

Крохмаль утворюється в рослинній зеленій клітині з вуглекислого газу та води під дією променів сонця. Цей процес називають фотосинтезом

Целюлоза утворює основну частину стебла рослин, а у дерев – стовбура. Молекули целюлози мають лінійну будову, через це целюлоза легко утворює волокна. Волокна, утворені водневим зв'язком , мають високу механічну міцність. Через це целюлозу використовують у виробництві тканин. Волокна бавовни містять до 98 % целюлози; волокна льону й конопель теж в основному складаються з целюлози; у деревині вона становить близько 50%. Папір, бавовняні тканини — це вироби з целюлози. Особливо чистими зразками целюлози є вата з очищеної бавовни й фільтрувальний (непроклеєний) папір. Целюлоза – волокниста речовина, не розчиняється воді й в органічних розчинниках, але добре розчиняється в аміачному розчині купрум (ІІ) гідроксиду. З цього розчину кислоти осаджують целюлозу у вигляді волокон (гідратцелюлоза) - (С₆Н₁₀О₅)n – загальна формула полісахаридів, де n – кількість залишків глюкози (мономерів).

Утворення полісахаридів – це реакція поліконденсації:

nС₆Н₁₂О₆ → - (С₆Н₁₀О₅)n - + nН₂О

Хімічні властивості полісахаридів

1) Реакція повного окиснення

(С₆Н₁₀О₅)n + 6nO₂ → 6nCO₂ + 5nH₂O

2) Реакція гідролізу

(C₆H₁₀O₅)n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

При гідролізі крохмалю утворюється глюкоза.Гідроліз проходить в присутності каталізаторів (кислоти, ферментів).

(С₆Н₁₀О₅)n → декстрин → n С₆Н₁₀О₆

Декстрини – це полісахариди з меншою молекулярною масою, ніж у крохмалю, добре розчиняються у воді, мають відновні властивості і дають забарвлення з розчином йоду. Утворюються при випіканні хліба (скоринка хліба).

3) Якісна реакція на крохмаль йодокрохмальна реакція з утворення синього розчину

4) Реакція естерифікації целюлози

(C₆H₁₀O₅)n + CH₃COOH → C₆H₇O₂(OCOCH₃)n+ H₂O

Виконайте інтерактивні вправи