Вуглеводи

Вуглеводи — це органічні сполуки, що мають загальну формулу  , де  . Вуглеводи поділяються на моносахариди, олігосахариди, полісахариди. Оліго- і полісахариди гідролізуються з утво­ренням моносахаридів. Моносаха­риди не можуть гідролізуватися з утворенням найпростіших вуглеводів. За числом атомів Карбону моносахариди поділяють на тетрози  , пентози  і гексози  .

Глюкоза

Глюкоза має молекулярну формулу —  . Молекули глюкози можуть мати або лінійну, або циклічну форму. У кристалах молекули глюкоза зна­ходиться в одній із двох циклічних форм:   або  . У водному розчині між цими формами існує динамічна рівновага: Фізичні властивості глюкози. Біла кристалічна речовина, солодка на смак, добре розчинна у воді. Біологічне значення глюкози. У природі глюкоза утворюється в хлоропластах зелених рослин у процесі фотосинтезу, сумарне рівняння якого: . У мітохондріях живих організмів відбувається окиснення глюкози киснем повітря:  . При цьому виділяється енергія, яка використовується для процесів життєдіяльності. Глюкоза міститься в рослинних і тваринних організмах, особливо багато її у винограді, меді, а також стиглих фруктах і ягодах, у корінні, листі та квітах рослин, у крові людини і тварин (близько 0,1 %). Глюкоза — цінна поживна речовина. Їжа людини складається приблизно на 70 % з вуглеводів. Добування глюкози. Глюкозу добувають в основному гідролізом крохмалю або целюлози. Хімічні властивості глюкози. Хімічні властивості глюкози зумовлені наявністю в її молекулі альдегідної групи (у лінійній формі) і п’яти гідроксильних груп. Відповідно вона виявляє властивості альдегідів і багатоатомних спиртів. Реакції за участю альдегідної групи. 1) Реакція з амоніачним розчином аргентум оксиду (реакція «срібного дзеркала»): 2) Відновлення альдегідної групи: Реакції за участю гідроксильних груп. 3) Із купрум(II) гідроксидом без нагрівання глюкоза реагує як багатоатомний спирт і дає характерне синє забарвлення. Реакції бродіння (проходять за участю мікроорганізмів). 4) Спиртове бродіння: 5) Молочнокисле бродіння: Ця реакція проходить при скисанні молока, квашенні капусти, силосу, у процесі роботи м’язів у результаті енергетичного обміну. 6) Маслянокисле бродіння: Масляна кислота, що утворюється, надає неприємного смаку і запаху згірклому вершковому маслу. Застосування глюкози. Глюкоза застосовується в медицині для приготування лікувальних препаратів, у кондитерському виробництві, у виробництві дзеркал та іграшок (сріблення), у хімічній промисловості.

Крохмаль і целюлоза

Крохмаль і целюлоза належать до полісахаридів. Полісахариди — це речовини, в результаті повного гідролізу яких утворюються моносахариди. Загальна формула полісахаридів —  . Мономером крохмалю є  -глюкоза, целюлози — -глюкоза. Крохмаль існує у двох формах — амілози й амілопектину. Амілоза розчинна у воді та є лінійним полімером крохмалю. Лінійний полімерний ланцюг молекули амілози згорнутий у спіраль. Фрагмент амілози побудований таким чином: На відміну від амілози амілопектин не розчиняється у воді та має розгалужену будову. Целюлоза складається з більшої кількості залишків глюкози, ніж крох­маль, і має велику молярну масу. Молекули целюлози мають лінійну будову, внаслідок чого вона легко утворює волокна. Фрагмент целюлози: Фізичні властивості крохмалю й целюлози. Крохмаль — позбавлений смаку білий порошок, нерозчинний у холодній воді; у гарячій воді набрякає, утворюючи клейстер. Целюлоза — біла тверда речовина, нерозчинна у воді і більшості органічних розчинників, набухає у воді дуже повільно. Поширення крохмалю й целюлози в природі. Крохмаль — запасна поживна речовина рослин, є одним з продуктів фотосинтезу. Найбагатіші крохмалем зерна злаків: рису до 86 %, пшениці — до 75 %, кукурудзи — до 72 %, а також бульби картоплі — до 24 %. Із целюлози складаються стінки рослинних клітин. У деревині міститься до 60 % целюлози, у ваті й фільтрувальному папері — до 90 %. Добування крохмалю й целюлози. Це природні полімери, які синтезуються в рослинах з глюкози за реакцією: Їх виділяють із рослинної сировини. Хімічні властивості крохмалю. 1) У результаті дії ферментів або під час нагрівання з кислотами (каталізатор — іони Гідрогену) крохмаль піддається гідролізу. При цьому утворюються менш складні речовини — декстрини, кінцевий продукт — глюкоза. Сумарне рівняння: 2) Сполука крохмалю з йодом має характерне синє забарвлення. Це якісна реакція на крохмаль. Хімічні властивості целюлози. 1) Горить: 2) Також, як і крохмаль, піддається гідролізу: 3) Вступає в реакцію естерифікації з ки­слотами: Застосування крохмалю й целюлози. У великих кількостях крохмаль переробляється на декстрини, патоку і глюкозу, які використовуються в кондитерському виробництві. Із крохмалю добувають етанол, у медицині на його основі готують мазі, присипки тощо. Целюлоза у вигляді бавовни, льону, пеньки йде на виготовлення тканин, велика її кількість витрачається на виробництво паперу. Гідролізуючи целюлозу, а потім зброджуючи одержану глюкозу, добувають гідролізний етанол. Глюкоза, добута з целюлози, служить кормом для худоби. Унаслідок термічного розкладу целюлози утворюється метанол, деревне вугілля та інші сполуки. Із целюлози одержують штучний шовк, пластмаси, кіноплівку, бездимний порох, лаки.

42 і 43