Хімія. Рівень стандарту. 10 клас. Величко
Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.
Вуглеводи
Наприкінці вивчення теми ви зможете:
- класифікувати вуглеводи;
- скласти формули найважливіших вуглеводів;
- порівняти хімічну будову крохмалю й целюлози;
- описати фізичні властивості сполук;
- записати рівняння реакцій окиснення, відновлення, бродіння, естерифікації, гідолізу вуглеводів;
- розповісти про застосування сполук;
- засвоїти терміни: моно-, ди-, полісахариди, штучний шовк.
Вуглеводи — найпоширеніший клас природних органічних сполук і важливий компонент організмів, джерело їхньої енергії та будівельний матеріал. Ви вже знаєте про походження назви вуглеводи, хімічний склад і деякі властивості глюкози, сахарози, крохмалю, целюлози. Тепер розглянемо ці сполуки докладніше.
Передусім пригадайте, як у природі утворюється глюкоза. Процес фотосинтезу відбувається в рослинних клітинах під дією сонячної енергії та за участі зеленого пігменту хлорофілу, що вбирає цю енергію. Загалом процес фотосинтезу виражають хімічним рівнянням:
У рослинах із глюкози утворюються сахароза, крохмаль, целюлоза.
КЛАСИФІКАЦІЯ ВУГЛЕВОДІВ. Залежно від складу вуглеводи поділяють на такі групи:
- моносахариди, або прості вуглеводи (до них належать глюкоза, фруктоза, рибоза);
- олігосахариди можна розглядати як продукти сполучення кількох молекул моносахаридів. Найважливішими з них є дисахариди (сахароза, лактоза);
- полісахариди — полімерні сполуки, продукти конденсації великої кількості молекул моносахаридів.
Належність сполук до класу вуглеводів підкреслюється в їхній назві закінченням -оза.
§ 17. Глюкоза
СКЛАД І БУДОВА МОЛЕКУЛИ. Молекулярна формула глюкози C6H12O6.
У молекулі глюкози містяться п’ять гідроксильних груп і одна альдегідна група:
У рівняннях хімічних реакцій глюкозу прийнято зображувати у спрощеному вигляді: НОСН2—(СНОН)4—СНО.
ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ. Глюкоза — безбарвна кристалічна речовина, добре розчинна у воді, солодка на смак (пригадайте походження терміна глюкоза). У вільному стані міститься в багатьох фруктах, зокрема у винограді (звідси походить інша назва глюкози — виноградний цукор), у меду, є вона й у корінні, листках і квітах рослин, у крові людини і тварин (близько 0,1 %).
ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ. Внаслідок повного окиснення глюкози сильними окисниками вона перетворюється на вуглекислий газ і воду.
С6Н12О6 + 6О2 —> 6СО2 + 6Н2О; △H < 0
Оскільки молекула глюкози містить функціональні альдегідну й гідроксильні групи, можна припустити, що ця речовина вступатиме в реакції, характерні для альдегідів і багатоатомних спиртів.
Унаслідок відновлення альдегідної групи до спиртової утворюється шестиатомний спирт сорбіт:
Ця сполука є замінником цукру в дієті хворих на діабет.
Як альдегід глюкоза реагує з амоніаковим розчином аргентум(І) оксиду (реакція «срібного дзеркала») — альдегідна група окиснюється до карбоксильної й утворюється глюконова кислота:
Як альдегід глюкоза окиснюється й у результаті нагрівання з купрум(ІІ) гідроксидом.
- Складіть рівняння цієї реакції за аналогією з альдегідами.
З купрум(ІІ) гідроксидом глюкоза реагує як багатоатомний спирт.
Лабораторний дослід 2
Окиснення глюкози купрум(ІІ) гідроксидом
У пробірку з кількома краплинами розчину купрум(ІІ) сульфату добавте 1 мл розчину натрій гідроксиду. Спостерігайте утворення осаду купрум(ІІ) гідроксиду. До осаду добавте розчин глюкози і суміш збовтайте. Спостерігайте утворення прозорого розчину сполуки синього кольору.
Нагрійте суміш. Що спостерігаєте?
Отже, залежно від умов реакції за допомогою купрум(ІІ) гідроксиду можна виявити і спиртові, й альдегідну групи в молекулі глюкози.
Важливою реакцією глюкози є реакція бродіння. Під дією ферментів (ензимів), що їх виробляють мікроорганізми, молекули глюкози розщеплюються. Зокрема, під дією ферментів дріжджів і без доступу повітря глюкоза перетворюється на етиловий спирт — відбувається спиртове бродіння:
Процеси бродіння дуже поширені у природі; залежно від кінцевого продукту є бродіння спиртове, оцтовокисле, молочнокисле та інші види. Оцтовокисле бродіння має місце під час скисания вина — утворюється оцтова кислота. Скисания молока, квашення капусти, силосування зелених кормів для худоби — все це приклади молочнокислого бродіння, в результаті якого утворюється молочна кислота:
ДОБУВАННЯ І ЗАСТОСУВАННЯ. Глюкозу добувають як продукт кислотного гідролізу полісахаридів, наприклад крохмалю.
- Складіть розповідь про застосування глюкози як поживної речовини, зокрема в медицині.
У природі поширений інший моносахарид — фруктоза, що є структурним ізомером глюкози. Як ізомери ці сполуки мають таку саму молекулярну формулу — С6Н12О6 і різняться між собою хімічною будовою. Для фруктози ми її не розглядаємо.
ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ
- 1. Який зв’язок існує між назвою і смаком глюкози?
- 2. Яка функціональна група визначає властивість глюкози вступати в реакції окиснення й відновлення? Які продукти утворюються?
- 3. До яких сполук окиснюється й відновлюється глюкоза?
- 4. У чому полягає подібність глюкози і: гліцеролу; етаналю? Як довести цю подібність експериментально?
- 5. Під дією яких речовин відбувається реакція бродіння? Від чого залежить її напрямок?
- 6. Яке біологічне значення реакції повного окиснення глюкози?
- 7. У процесі спиртового бродіння глюкози масою 200 г утворився вуглекислий газ об’ємом 44,8 л. Визначте вміст домішок у глюкозі у відсотках.
Цей контент створено завдяки Міністерству освіти і науки України