Хімія. 9 клас. Гранкіна

§ 30. ВУГЛЕВОДИ: ГЛЮКОЗА, САХАРОЗА

— Сьогодні ми будемо вивчати найсмачніші сполуки — вуглеводи!

— Вуглевод сахароза — звичайний цукор входить до складу всіх смаколиків: тістечка, цукерки, солодкі напої, морозиво...

Вуглеводи — це органічні сполуки, які мають загальну формулу Cn(H2O)m.

Представників цього класу дуже багато й вони дуже різні. З усіх вуглеводів ми ознайомимося тільки з декількома: глюкозою, яка належить до моносахаридів, дисахаридом — сахарозою, а також із полісахаридами — крохмалем і целюлозою.

ГЛЮКОЗА

Будова молекули

Молекулярна формула глюкози C6H12O6.

Дізнайтеся більше

Цікаво, що молекули глюкози можуть мати лінійну й циклічну форми (рис. 84, 85). Зазвичай молекули глюкози перебувають в одній із двох циклічних форм: α- або β-глюкоза. Відмінність між формулами тільки в положенні атома Н і групи -ОН біля атома Карбону під номером 1 (рис. 84).

Рис. 84. Циклічні форми глюкози

Рис. 85. Лінійна форма глюкози

У водному розчині існує рівновага між обома циклічними й лінійними формами.

Кристалічні ґратки глюкози — молекулярні.

• Згадайте властивості речовин з молекулярними кристалічними ґратками.

Фізичні властивості глюкози

Глюкоза — біла кристалічна речовина, солодка на смак, добре розчинна у воді.

Якісна реакція на глюкозу

Давайте ще раз подивимося на структурну формулу глюкози. У складі молекули є кілька гідроксильних груп. Ми вивчали, що наявність групи -OH характерна для спиртів, а якщо у складі кілька цих груп, то це багатоатомний спирт. Отже, глюкоза має проявляти властивості багатоатомного спирту, і її можна виявити, наприклад, у розчині, виконавши якісну реакцію на багатоатомні спирти з купрум(ІІ) гідроксидом (без нагрівання). Глюкоза утворює при цьому сполуку характерного синього кольору.

Лабораторний дослід «Взаємодія глюкози з купрум(ІІ) гідроксидом»

У пробірку наллємо 1-2 мл розчину глюкози. В іншій пробірці одержимо блакитний осад купрум(ІІ) гідроксиду. Запропонуйте самі реактиви для цього й напишіть рівняння реакції. Змішаємо вміст цих пробірок. Осад зникає й утворюється розчин синього кольору.

Біологічне значення глюкози

Глюкоза міститься в рослинному й тваринному організмах, особливо багато її у винограді, меді, а також спілих фруктах і ягодах, у коренях, листках і квітках рослин.

Рис. 86. Природні джерела глюкози

У природі глюкоза утворюється в хлоропластах зелених рослин у процесі фотосинтезу з вуглекислого газу й води (рис. 86). Схематично цей процес можна записати таким сумарним рівнянням реакції:

При цьому утворюється ще й кисень, який необхідний в окисних процесах дихання.

У мітохондріях живих організмів відбувається окиснення глюкози киснем повітря. Це складний біохімічний процес. Умовно його можна записати такою схемою:

C6H2O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

При цьому виділяється енергія, яка використовується для процесів життєдіяльності.

Глюкоза — цінна поживна речовина. Їжа людини складається приблизно на 70 % з вуглеводів. Глюкоза є основним джерелом енергії для мозку, і саме вона впливає на більшість психологічних процесів. За низького рівня глюкози процеси, що вимагають ментальних зусиль (наприклад, самоконтроль, прийняття важких рішень тощо), можуть бути порушені. Джерелами глюкози є фрукти, квітковий нектар, різні рослини, їхній сік, мед.

Якщо в організм надходить більше глюкози, ніж необхідно, надлишок у вигляді глікогену відкладається в печінці й у вигляді жиру — у жирових тканинах. У крові дорослої людини міститься, у середньому, 5-6 г глюкози (або чайна ложка), це близько 0,1%. Цього обсягу достатньо, щоб забезпечити організм енергією приблизно на 15 хвилин. Тому рівень глюкози в крові постійно підтримується за рахунок розкладу глікогену в печінці.

Дізнайтеся більше

Глюкоза — поживна речовина для багатьох організмів, зокрема для бактерій і грибів. Гриби дріжджі викликають бродіння (ферментація) глюкози. У результаті утворюється етанол. Це спиртове шумування:

C6H12O6 2C2H5OH + 2СO2

Молочнокислі бактерії теж зброджують глюкозу, при цьому утворюється молочна кислота. Молочнокисле шумування:

Молочна кислота утворюється в нашому організмі в результаті енергетичного обміну в процесі роботи м'язів. Надлишок молочної кислоти в м'язах викликає біль.

Молочна кислота стримує розвиток гнильних бактерій, тому молочнокисле шумування має велике значення в переробці сільськогосподарських продуктів. Із нею пов'язане одержання цілого ряду кисломолочних продуктів — кисляку, сиру, сметани, сиру. Молочна кислота утворюється в процесі квашення капусти, силосування кормів і виконує при цьому консервуючу роль.

Застосування глюкози

Глюкозу застосовують у медицині для приготування лікувальних препаратів. Вона також дістає широке застосування в кондитерському виробництві, у харчовій промисловості, у виробництві дзеркал та іграшок (сріблення), у хімічній промисловості.

Дізнайтеся більше

Фруктоза

Значно поширений і моносахарид фруктоза. Вона є у фруктах, багато її в меді. Молекулярна формула така сама, як і у глюкози — C6H12O6, але будова молекули інша.

САХАРОЗА

Будова молекули

Сахароза (буряковий, або тростинний цукор) С12Н22О11:

Фізичні властивості

Сахароза (звичайний цукор) — біла кристалічна речовина, розчинна у воді, із солодким смаком. За 190-200 °С сахароза перетворюється на буру масу — карамель — з виділенням води.

Одержання

Сахарозу одержують із цукрового буряка, де її вміст становить до 20 %, або із цукрової тростини.

Поширення у природі

Сахароза у великій кількості міститься в цукровому буряку, стеблах цукрового очерету, а також у соку берези, клена, у багатьох плодах і овочах (рис. 87).

Рис. 87. Деякі природні джерела сахарози

Застосування

Сахарозу застосовують у вигляді харчового продукту (цукор), у харчовій промисловості — як смакову добавку й консервант, для одержання штучного меду. Її використовують для приготування деяких ліків, у біохімічних виробництвах.

Дізнайтеся більше

Порівняємо солодкість глюкози й фруктози із цукром. Глюкоза менш солодка — 0,73 від солодкості сахарози, фруктоза солодше цукру в 1,7 разу. З початку XX століття використовується як підсолоджувач у харчових продуктах сахарин, E954, що у 300 разів солодше цукру. Одна з найсолодших природних речовин — білок монелін, він у 3000 разів солодше цукру. Найсолодша речовина, дозволена до застосування в харчових продуктах, неотам — модифікований пептид, у 8000 разів солодше цукру.

Хочете дізнатися, в яких продуктах найбільше сахарози, а де — менше? Дивіться таблицю 12.

Таблиця 12

Найменування продукту

Вміст сахарози на 100 грамів харчової сировини, г

Білий цукор (бурячний)

99,9

Коричневий цукор (тростинний, кленовий)

85

Мед

79,8

Пряники, мармелад

71-76

Фініки, пастила яблучна

70

Чорнослив, ізюм (кишмиш)

66

Хурма

65

Інжир (в'ялений)

64

Виноград (мускат, кишмиш)

61

...

Банани, куркума (пряність)

2,3

Яблука, груші (солодкі сорти)

2

Смородина чорна, полуниця

1,2

Волоські горіхи, цибуля (свіжа)

1

Помідори

0,7

Аґрус, гарбуз, картопля, черешня

0,6

Малина

0,5

Вишня

0,3

Підсумуємо вивчене в параграфі:

ПЕРЕВІРТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

  • 422. Наведіть загальну формулу вуглеводів.
  • 423. Опишіть фізичні властивості глюкози.
  • 424. Де в природі міститься глюкоза? сахароза?
  • 425. Опишіть фізичні властивості сахарози.
  • 426. У чому полягає якісна реакція на глюкозу? Опишіть перебіг цього експерименту.
  • 427. Де застосовують глюкозу?
  • 428. Де застосовують сахарозу?

ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

429. Формула глюкози:

  • а) C5H12;
  • б) C6H12O6;
  • в) C12H22O11;
  • г) C6H12.

430. Формула сахарози:

  • а) C10H22;
  • б) C6H12O6;
  • в) C12H22O11;
  • г) C5H12.

431. Речовина, що є якісним реактивом на глюкозу:

  • а) мідь;
  • б) купрум(ІІ) гідроксид;
  • в) натрій хлорид;
  • г) амоніак.

432. Глюкоза C6H12O6 плавиться за температури +146 ... +150 °С. Чи можете ви її розплавити в домашніх умовах? Який тип кристалічних ґраток характерний для цієї сполуки?

433. Яку кількість речовини становить 1 кг сахарози? Скільки це молекул?

434. Який об'єм кисню необхідний для спалювання глюкози масою 40 г?

435. Визначте масу глюкози, що містить 24 моль атомів Оксигену.

436. Який об'єм (мл) вуглекислого газу за н. у. треба використати у процесі фотосинтезу для одержання 18 г глюкози?