§ 21. ВУГЛЕВОДИ: КРОХМАЛЬ, ЦЕЛЮЛОЗА

Вивчивши матеріал параграфа, ви зможете:

знати хімічний склад полісахаридів — крохмалю та целюлози; молекулярні формули цих сполук як природних полімерів;
порівнювати склад, будову молекул, властивості крохмалю й целюлози;
характеризувати фізичні та хімічні властивості крохмалю й целюлози;
робити висновки щодо значення цих речовин;
розв'язувати експериментальні та розрахункові задачі;
формувати здатності до підприємливості, ефективного використання деревини, прояву ініціативи щодо збереження лісів як джерела кисню та здоров'я людини.

Порівняльна характеристика складу, будови та фізичних властивостей крохмалю й целюлози. Крохмаль і целюлоза — природні полімери, що синтезуються рослинними організмами. Порівняємо їхній склад, будову молекул та фізичні властивості (табл. 12).

Таблиця 12

Порівняльна характеристика полісахаридів

Пригадайте якісну реакцію на крохмаль та як його можна виявити в харчових продуктах.

Хімічні властивості крохмалю та целюлози. Зважаючи на склад молекул крохмалю та целюлози, можна припустити, що це речовини з подібними хімічними властивостями. Про одну з властивостей крохмалю ви вже дізналися — це здатність утворювати синє забарвлення в реакції з розчином йоду. Така реакція є якісною реакцією на крохмаль.

За допомогою йоду крохмаль можна виявити в харчових продуктах: білому хлібі, майонезі, йогурті, ковбасі (рис. 40).

Рис. 40. Виявлення крохмалю в харчових продуктах: а — білому хлібі; б — йогурті; в — ковбасі

Порівняємо хімічні властивості крохмалю та целюлози (табл. 13).

Таблиця 13

Хімічні властивості й добування крохмалю та целюлози

Штучні волокна. Із целюлози, яку виокремлюють із деревини, виготовляють ацетатний і віскозний шовк. Це штучні волокна, тому що сировиною для їх виробництва є натуральний матеріал. Штучні волокна мають високу міцність і пружність, деякі — низьку теплопровідність, тому добре зберігають тепло. Вони легко драпіруються, стійкі до дії світла. За гігієнічними властивостями їм властива середня гігроскопічність. Однак, маючи чимало цінних властивостей, штучні волокна поступаються перед натуральними певними характеристиками: під час намокання втрачають міцність, погано пропускають повітря й поглинають вологу, чутливі до високих температур, легко електризуються.

Завдяки своїм властивостям штучне волокно набуло широкого застосування й використовується у великих кількостях. Ознайомтеся з виробництвом штучних волокон у світі за допомогою діаграми (рис. 41).

Рис. 41. Діаграма світового виробництва штучних волокон

Вплив штучних волокон на здоров'я людини та довкілля. Виробництво штучних тканин пов'язане з використанням різноманітних барвників, які можуть спричинити алергічні реакції в людини. Вони погано пропускають повітря, тому одяг з таких тканин порушує енергообмін організму з навколишнім середовищем, унаслідок чого виникають зміни в обміні речовин, можуть з'являтися висипки на шкірі. Деякі зі штучних тканин не проводять тепло, тому влітку в них надмірно спекотно, а взимку — холодно. Штучні тканини є електростатичними. Це зумовлює налипання пилу, прилипання одягу до тіла й навіть «іскріння» одягу.

Виробництво штучних волокон завдає шкоди довкіллю. Забруднення ґрунтів відходами промислового виробництва, викиди в повітря та водойми шкідливих оксидів, барвників викликають серйозні захворювання та є причиною передчасної смерті людей. Чистота ґрунтів — це не тільки основа сталого аграрного розвитку, а й вирішення проблем, пов'язаних з екологічною, енергетичною та оборонною безпекою держави.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Крохмаль і целюлоза — природні полімери, склад молекул яких відображає формула (-С₆Н₁₀О₅-)_n.

• Макромолекули складаються із залишків молекул глюкози, які мають різну кількість структурних ланок. Тому відносна молекулярна маса в крохмалю та целюлози є неоднаковою: у крохмалю — від кількох сотень до кількох тисяч атомних одиниць маси, у целюлози — кілька мільйонів атомних одиниць маси.

• Макромолекули відрізняються геометрією молекул: крохмаль має лінійні та розгалужені карбонові ланцюги, целюлоза — тільки лінійні.

• Спільність у складі та будові зумовлює подібність у властивостях. Обидві речовини піддаються гідролізу з утворенням глюкози, що відбувається за схемою

• Із целюлози виготовляють штучні волокна: ацетатне та віскозне, які можуть негативно впливати на здоров'я людини, а недотримання норм безпеки під час виробництва — завдавати шкоди довкіллю.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Напишіть формулу, що відображає склад молекули крохмалю та целюлози.
2. Поясніть, чим відрізняються макромолекули крохмалю та целюлози.
3. Порівняйте фізичні та хімічні властивості крохмалю й целюлози.
4. Охарактеризуйте реакції гідролізу крохмалю й целюлози та поясніть умови їхнього перебігу.
5. Опишіть виробництво штучних волокон у світовому масштабі, користуючись діаграмою (рис. 41).
6. Здійсніть короткі повідомлення про застосування крохмалю та целюлози.
7. Складіть рівняння реакцій за схемою СО₂ → С₆Н₁₂О₆ → (-С₆Н₁₀О₅-)_n → С₆Н₁₂О₆ → С₂Н₅ОН.
8. Унаслідок реакції «срібного дзеркала» випав осад масою 8,64 г. Яка речовина випала в осад? Обчисліть масу глюкози, що вступила в реакцію.
9. Під час гідролізу деревини отримали глюкозу масою 320 кг. Обчисліть, яку масу деревини з масовою часткою целюлози 80 % було взято.
10. Перемалюйте кросворд у зошит і розв'яжіть його, заповнивши вертикальні стовпці. У виділеному рядку прочитаєте назву природного процесу утворення органічної речовини.

За вертикаллю:

1. Назва біологічних каталізаторів.

2. Продукт відновлення глюкози.

3. Речовина, що прискорює хімічну реакцію.

4. Назва групи найпростіших вуглеводів.

5. Реакції, властиві всім органічним речовинам.

6. «Фабрики» синтезу вуглеводів.

7. Продукт спиртового бродіння глюкози.

8. Сировина, з якої добувають крохмаль.

9. Природний полімер.

10. Назва штучного шовку.

ЦІКАВО ЗНАТИ

• У м. Бурсі, історичному центрі текстильної промисловості Туреччини, спорудили будівлю унікального дизайну (рис. 42). Мармурові балки на її фасаді уособлюють переплетення гігантських ниток у процесі виробництва текстилю. Особливий затишок усередині будівлі, яка вже набула популярності серед туристів, створюють різні тканини, використані для оформлення інтер'єру приміщень (За матеріалами сайта http://narodna-osvita.com.ua/6249-materali-hmchnogo-pohodzhennya-shtuchn-ta-yihn-vlastivost.html).

Рис. 42. Будинок текстильної промисловості, м. Бурса (Туреччина)

За описом, поданим нижче, розпізнайте натуральні та штучні волокна, дослідивши їх у домашніх умовах.

• Як у домашніх умовах розрізнити натуральні та штучні волокна?

Тканина, виготовлена з природного волокна рослинного походження, у разі підпалювання згоряє швидко, рівно, яскраво (при цьому відчувається запах паленого паперу), попіл розсипається.

Тканина з волокна тваринного походження горить повільно, процес супроводжується запахом паленого пір'я. На кінці нитки утворюється спечена кулька, що розсипається від дотику.

Під час горіння нитки з ацетатного шовку поширюється запах етанової (оцтової) кислоти. На кінці нитки утворюється темна та тверда кулька.

НАВЧАЛЬНИЙ ПРОЕКТ

I. Оберіть самостійно тему навчального проекту з переліку тем, запропонованих програмою.

1. Вуглеводи в харчових продуктах: виявлення й біологічне значення.
2. Виробництво цукру.
3. Натуральні волокна рослинного походження: їхні властивості, дія на організм людини, застосування.
4. Штучні волокна: їхнє застосування в побуті та промисловості.
5. Етери й естери в косметиці.
6. Біодизельне пальне.

II. Виконайте навчальний проект, спланувавши етапи його реалізації та строки виконання.

III. Проведіть презентацію проекту.