Хімія. Поглиблений рівень. 9 клас. Бутенко

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 58. Вуглеводи: глюкоза, сахароза, крохмаль, целюлоза

У цьому параграфі ви дізнаєтеся:

  • якою є загальна формула вуглеводів;
  • який вуглевод є одним із головних джерел енергії в їжі людини;
  • які вуглеводи є природними ізомерами;
  • які реакції є якісними для виявлення глюкози та крохмалю.

Склад вуглеводів. Назва «вуглеводи» пов'язана зі складом цих сполук. Так, молекули вуглеводів містять атоми Карбону, Гідрогену й Оксигену, при цьому атоми Гідрогену та Оксигену перебувають у тому самому співвідношенні, що й у молекулі води, тобто 2 : 1.

Загальну формулу вуглеводів подають у вигляді Cm(H2O)n.

Вуглеводи поділяють на прості, або моносахариди, та складні, або полісахариди (схема 12).

Схема 12

Глюкоза. Молекулярна формула глюкози — C6H12O6. Вона міститься в рослинах, а саме в плодах, квітках, листі та корінні. Особливо багато її у винограді, цукрових буряках, солодких фруктах та ягодах. Глюкоза входить до складу меду.

Масова частка глюкози в крові людини становить 0,1 %, але у хворих на цукровий діабет вона набагато більша.

За участі груп —OH глюкоза взаємодіє з гідроксидами металічних елементів, зокрема з купрум(ІІ) гідроксидом, з утворенням сполуки синього кольору:

Лабораторний дослід 19

Взаємодія глюкози з купрум(ІІ) гідроксидом

У пробірку налийте розчин купрум(ІІ) сульфату об'ємом 0,5 мл, додайте розчин натрій гідроксиду об'ємом 2 мл. Що спостерігаєте? Осад якої речовини та якого кольору утворюється? Складіть рівняння здійсненої реакції.

До добутого осаду додайте такий самий об'єм розчину глюкози, суміш перемішайте. Що спостерігаєте? Осад розчиняється з утворенням забарвленого розчину. Який колір розчину? Який склад та назва речовини, що розчинилася?

Перетворення, пов'язані з утворенням та розчиненням осаду, виразіть відповідними рівняннями хімічних реакцій. Яку назву має кінцевий продукт взаємодії глюкози з купрум(ІІ) гідроксидом? Усі спостереження, назви речовин запишіть у зошит.

Сахароза — це хімічна назва цукру. Молекулярна формула сахарози — C12H22O11. Її виділяють із цукрових буряків або цукрової тростини. Вона є одним із головних джерел енергії у їжі людини. Сахарозу ще називають дисахаридом, через те що в кислотному середовищі під час нагрівання або під дією ферментів, тобто біологічних каталізаторів, відбувається гідроліз із утворенням молекул двох інших речовин — глюкози та фруктози:

Ці речовини мають однаковий склад, але відрізняються будовою молекул.

Крохмаль. Молекулярна формула крохмалю — (C6H10O5)n. Це біла порошкоподібна речовина, нерозчинна в холодній воді. У гарячій воді крохмаль набухає, утворюючи крохмальний клейстер.

Лабораторний дослід 20

Відношення крохмалю до води

У пробірку шпателем насипте трохи крохмалю й залийте водою об'ємом 4-5 мл. За допомогою скляної палички суміш ретельно перемішайте.

В іншій пробірці нагрійте до кипіння воду об'ємом 2-3 мл. Потім у цю саму пробірку невеликими порціями влийте, перемішуючи, суспензію крохмалю. Що спостерігаєте? Утворюється колоїдний розчин (крохмальний клейстер). Яку назву він має? Колоїдний розчин зберігайте для виконання наступного досліду.

Усі спостереження, назви отриманих продуктів і хід виконання досліду запишіть у зошит.

Крохмаль міститься в рослинах: у картоплі його масова частка наближається до 20 %; у зернах пшениці та кукурудзи — до 70 %, а найбільша в зернах рису — 80 %. Крохмаль відносять до цінних поживних речовин.

В організмі людини під дією ферментів крохмаль зазнає гідролізу з утворенням глюкози:

Молекули крохмалю неоднакові за структурою та розмірами. Молекули лінійної структури (рис. 51, а) складаються з декількох сотен ланок складу C6H10O5. Їхня молекулярна маса становить кілька сотен тисяч г/моль.

Рис. 51. Полімерна будова молекули крохмалю: а — лінійна; б — розгалужена

Молекули розгалуженої структури крохмалю (рис. 51, б) складаються з декількох тисяч ланок C6H10O5, молекулярна маса яких становить кілька мільйонів г/моль.

Під час взаємодії крохмалю з йодом утворюється речовина синього кольору. Її застосовують як якісну реакцію з метою визначення наявності в речовині як йоду, так і крохмалю.

Целюлоза, яку ще називають клітковиною, — волокниста речовина, нерозчинна не тільки у воді, а й в органічних розчинниках. Вона подібно до крохмалю, унаслідок повного гідролізу за умови нагрівання або наявності кислот, перетворюється на глюкозу:

Крохмаль і целюлоза — природні ізомери. На відміну від молекул крохмалю, молекули целюлози не бувають розгалуженими, вони переплітаються між собою, утворюючи волокна (рис. 52).

Рис. 52. Волокна целюлози під мікроскопом

Целюлоза входить до складу рослинних клітин, головним чином бавовни та льону. Деревина також містить целюлозу, але лише з масовою часткою 50 %.

Лабораторний дослід 21

Взаємодія крохмалю з йодом

Добутий у попередньому досліді крохмальний клейстер об'ємом 1 мл налийте в пробірку. Додайте до нього воду об'ємом 1 мл та 1-2 краплини спиртового розчину йоду. Уміст пробірки ретельно перемішайте скляною паличкою. Розчин забарвлюється. У який колір?

Пробірку з отриманим розчином за допомогою тримача нагрійте в полум'ї спиртівки до кипіння. Забарвлення розчину зникає, але після охолодження знову з'являється.

Біологічне значення й застосування вуглеводів. В організмі людини глюкоза розноситься кров'ю по всьому організму та є для нього основним джерелом енергії.

Глюкозу застосовують у медицині, кондитерському виробництві, бавовняній промисловості (для обробляння тканин), а також у шкіряному виробництві.

Сахарозу використовують головним чином у харчовій промисловості.

Крохмаль, що міститься в таких харчових продуктах, як картопля, хліб, крупи, практично задовольняє потребу людей у вуглеводах. Його застосовують у виробництві антибіотиків, вітамінів, у медицині.

Целюлозу у вигляді деревини використовують як будівельний матеріал, у складі волокнистих матеріалів — для виготовляння канатів, тканин, ниток. Із целюлози виготовляють папір, вату, етанол, штучні волокна та шкіри, пластмаси, лаки, електроізоляційні покриття, негорючі кіноплівки.

Загальна схема виробництва цукру

У цукрових буряках міститься в середньому 16-18 % цукру. Добування цукру показано на схемі 13. Насамперед цукрові буряки миють, нарізають за допомогою спеціальних машин на тоненькі шматочки (бурякова стружка) і витягують (видобувають) з них цукор гарячою водою. Це так званий дифузійний спосіб, який ґрунтується на тому, що цукор дифундує крізь клітинну оболонку, тоді як білкові речовини залишаються всередині клітин і не забруднюють розчину цукру. Отриманий розчин випарюють у вакуум-апаратах у декілька прийомів: спочатку, за порівняно невисокого вакууму, — до густини сиропу, а потім, за більшого значення вакууму, — до утворення густої кристалічної маси.

Схема 13

Основні поняття. Вуглеводи. Моносахариди. Полісахариди. Глюкоза. Сахароза. Крохмаль. Целюлоза.

Експериментуємо вдома

Виявлення органічних сполук у харчових продуктах

Проведіть експеримент з виявлення крохмалю в бульбах сирої картоплі. Із цією метою миту обчищену бульбу картоплі подрібніть на тертушці. Потім помістіть її на дрібне сито та промийте водою. Утворена в результаті каламутна рідина — крохмальне молоко. Дайте йому відстоятися та відфільтруйте. Те, що залишилося на фільтрі, є крохмалем.

Якщо набрати крохмальне молоко у звичайну металеву кружку, залити невеликим об'ємом води і, перемішуючи, довести до кипіння, то утвориться крохмальний клейстер. Після охолодження додайте до нього, безперервно перемішуючи, по краплинах спиртовий розчин йоду. Що спостерігаєте? Якого кольору набуває суміш? Зробіть висновок.

Запитання та завдання

  • °1. Чому глюкоза, сахароза, крохмаль і целюлоза мають загальну назву «вуглеводи»?
  • °2. Які вуглеводи відносять до моносахаридів, а які — до полісахаридів?
  • °3. Якою є молекулярна формула глюкози? Де міститься глюкоза?
  • °4. Яку реакцію називають якісною реакцією на глюкозу? Де її застосовують?
  • °5. Якою є молекулярна формула сахарози? Чому сахарозу ще називають дисахаридом? З яких рослин її виділяють?
  • 6. Молекули яких речовин і якого складу утворюються із сахарози під дією ферментів або у кислому середовищі? Чим відрізняються молекули цих речовин?
  • 7. Який продукт утворюється внаслідок гідролізу крохмалю та целюлози?
  • 8. Як зображують молекули крохмалю з різною структурою?
  • 9. Яку реакцію застосовують для визначення наявності як йоду, так і крохмалю?
  • °10. Якою є молекулярна формула целюлози?
  • °11. На яку речовину перетворюється целюлоза внаслідок повного гідролізу?
  • 12. Унаслідок гідролізу сахарози утворилося 90 г глюкози. Яка маса сахарози вступила в реакцію?
  • *13. Відомо, що в листі рослин у процесі фотосинтезу, який відбувається під дією сонячного світла, утворюється глюкоза:

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2.

Визначте, який об'єм (н. у.) карбон(IV) оксиду перетворився на глюкозу, якщо в навколишнє середовище виділилося 160 г кисню.

  • *14. В організмі людини глюкоза є основним джерелом енергії, яка виділяється внаслідок її окиснення: C6H12O6 + 6O2 6H2O + 6CO2↑. Визначте масу глюкози, що зазнала окиснення з утворенням 126 г води.
  • 15. Обчисліть масові частки (%) Карбону й води в молекулі: а) глюкози; б) сахарози. Яка із цих речовин містить більше Карбону, а яка — води?
  • *16. Який об'єм (н. у.) карбон(IV) оксиду утвориться в результаті окиснення 5,5 моль глюкози?
  • 17. У чому — картоплі, зернах кукурудзи чи рисі — масова частка крохмалю найбільша?
  • *18. Під дією ферментів дріжджів відбувається перетворення глюкози на етанол: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2. Яка маса глюкози перетворилася на етанол, якщо при цьому виділилося 33,6 л (н. у.) карбон(IV) оксиду?
  • 19. Одне дерево за добу здатне перетворювати на вуглеводи 55 г карбон(IV) оксиду. Скільки літрів кисню (н. у.) при цьому виділяється?
  • 20. Із перелічених формул виберіть формули вуглеводів: C3H8O, C5H10O5, C12H26, C12H22O11, C6H12O.
  • 21. Як відрізнити крохмаль від целюлози за хімічними властивостями?


Підтримати сайт і наші Збройні Сили можна за посиланням на Buy Me a Coffee.