Підручники з Хімії / Хімія 9 клас / Савчин Хімія 9 клас. 2022

§ 32. Вуглеводи: глюкоза, сахароза

отже, фотосинтез — це процес утворення органічної речовини, а дихання — її окиснення.

Складемо рівняння реакції фотосинтезу:

світло

6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2↑.

Складіть самостійно рівняння реакції повного окиснення глюкози.

саХароза, її склад. Сахароза — це природний продукт, що синтезу­ ється з глюкози й складається із залишків молекул глюкози та фруктози. Молекулярна формула сахарози С12Н22О11, або С12(Н2О)11. Сахароза є дис­ ахаридом, вона добре відома вам як харчовий продукт.

фізичні властивості глюкози й саХарози.

Фізичні властивості глюкози й сахарози дуже подібні. обидві речовини — безбарвні, криста­ лічні, добре розчинні у воді, солодкі на смак (рис. 113). Сахароза — легкоплавка речовина, яка після охолодження розплаву застигає, утворюючи тверду масу — карамель.

Природною сировиною сахарози в Україні є

коренеплоди цукрового буряку. Його в значній Рис. 113. Сахароза кількості вирощують у Вінницькій та Львівській

областях.

Крім цукрового буряку, що містить 16–20 % сахарози, її одержують із цукрової тростини, яка іноді має вищий вміст сахарози. Масова частка її в складі тростини становить 14–26 %. У значно меншій кількості саха­ роза міститься в плодах і листках рослин.

На рисунку 114 зображено модель молекули сахарози, де показано наявні в молекулі гідроксильні групи. Це вказує на те, що сахароза реа­ гує з купрум(ІІ) гідроксидом. Дійсно, внаслідок взаємодії сахарози та нерозчинного купрум(ІІ) гідроксиду утвориться розчинний купрум(ІІ) сахарат яскраво­синього кольору. За допомогою цієї реакції можна вияв­ ляти сахарозу, тобто вона є якісною реакцією не тільки для виявлення глюкози, а й сахарози.

Рис. 114.

Кулестержнева модель молекули сахарози

181

Тема. 3. Початкові поняття про органічні сполуки

Біологічна роль глюкози та саХарози. Насамперед глюкоза є біологічно

активною та необхідною для людського організму поживною речови­ ною. Потрапляючи в організм, вона всмоктується в кров, яка доставляє її до органів. У здоровому організмі за участю інсуліну та глікогену під­ тримується постійний рівень цієї речовини в крові. Надлишок глюкози відкладається як глікоген у печінці та м’язах або перетворюється на жир.

Сахарозу використовують як харчовий продукт, смакову добавку до бага­ тьох страв, консервант, а також під час випікання кулінарних виробів тощо.

Ворганізмі сахароза розкладається на глюкозу та фруктозу.

Ворганізм людини сахароза потрапляє в рафінованому (очищеному) вигляді. Під час рафінування вона втрачає корисні біологічно активні речовини. Це впливає на порушення вуглеводневого обміну. Надмірне вживання сахарози призводить до ожиріння, зниження роботи мозку, серця та судин, порушується обмін речовин.

Негативні наслідки спостерігаються й за нестачі глюкози в організмі. Він виснажується, знижується імунітет.

отже, глюкоза та сахароза — життєво необхідне джерело енергії в живих організмах.

застосування глюкози та саХарози. Ці речовини застосовують у процесі виробництва вин, кисломолочних продуктів (кефіру, сметани, ряжанки), квашеної капусти, огірків, маринування овочів і фруктів. окрім того, з харчових продуктів виробляють етанол, про застосування якого вам уже відомо (див. рис. 99, с. 154).

ПІДСУМОВУЄМО­­ВИВЧЕНЕ

•Вуглеводи — органічні речовини, склад молекул яких відображає загальна формула Сm(H2O)n.

•Молекулярні формули глюкози та сахарози відповідно С6Н12О6 та С12Н22О11.

•Фізичні властивості цих сполук подібні, оскільки подібні їх склад і будова: безбарвні, кристалічні, добре розчинні у воді, солодкі на смак.

•Наявність гідроксильних груп у складі глюкози й сахарози визначають якісною реакцією для виявлення багатоатомних спиртів. Це взаємодія з купрум(ІІ) гідроксидом з утворенням розчинних купрум(ІІ) глюкозату й купрум(ІІ) сахарату яскраво-синього кольору.

•Глюкоза  та  сахароза — вуглеводи, поширені в природі. Вони є цінними харчовими продуктами та біологічно активними речовинами, джерелом енергії.

ЗАВДАН­ НЯ­ ­­ДЛЯ­­САМОКОНТРО­ ЛЮ­

1.Поясніть походження назви класу речовин «вуглеводи».

2.Укажіть загальну формулу вуглеводів.

182

§32. Вуглеводи: глюкоза, сахароза

4.Укажіть назву речовини, за допомогою якої можна виявити глюкозу.

5. Укажіть реагент для виявлення глюкози й сахарози.

6.Запропонуйте спосіб виявлення глюкози у виноградному соку. Опишіть послідовність ваших дій і спрогнозуйте результат дослідження. Зробіть висновок.

7.Обчисліть відносну молекулярну масу глюкози й установіть, у скільки разів вона більша за відносну молекулярну масу етану.

8.Кінцевими продуктами повного окиснення глюкози є вуглекислий газ і вода. Обчисліть об’єм вуглекислого газу (н. у.) і масу води, що утворяться внаслідок повного окиснення глюкози масою 90 г.

9.Під час фотосинтезу зелені листки рослин увібрали карбон(ІV) оксид масою 528 кг. Обчисліть, який об’єм кисню (н. у.) виділився в атмосферу та яка маса глюкози утворилася.

ДОМАШНІЙ­­ЕКСПЕРИМЕНТ

1.Розчиніть у склянці води одну столову ложку цукру, покладіть у розчин щіпку дріжджів і поставте в тепле місце. Опишіть ваші спостереження.

2.  Насипте в металеву посудину ложку сахарози й нагрівайте доти, поки сахароза повністю не розплавиться. Розплавлену масу вилийте (обережно!) в посудину з холодною водою. Зробіть висновок про температуру плавлення сахарози й отриманий продукт.

§  33. ВУГЛЕВОДИ:­­КРОХМАЛь,­­ЦЕЛюЛОЗА

Вивчивши матеріал параграфа, ви зможете:

•знати хімічний склад вуглеводів: крохмалю та целюлози, молекулярні формули цих сполук як природних полімерів;

•порівнювати склад молекул крохмалю та целюлози;

•пояснювати утворення і поширення в природі крохмалю та целюлози;

•характеризувати фізичні властивості крохмалю та целюлози;

•спостерігати якісну реакцію на крохмаль;

•висловлювати судження про значення вуглеводів для людини, їх біоло­ гічну роль;

•формувати підприємницьку ініціативу й підприємливість.

склад і Будова молекули кроХмалю. Крохмаль — вуглевод, що нале­

жить до природних полімерів. Він утворюється в зелених листках рос­ лин під час фотосинтезу й накопичується в насінні, кореневищах, буль­ бах, стеблах і листках.

183

Тема. 3. Початкові поняття про органічні сполуки

Пригадайте, які речовини називають полімерами. Що називають мономером і

що таке ступінь полімеризації?

Крохмаль, так само як усі полімери, складається з мономерних ланок, що багато разів повторюються. Мономерами в макромолекулах крохмалю є залишки молекули глюкози складу –С6Н10о5–, тому склад молекули крохмалю відображає формула (–С6Н10О5–)­n.

Запишемо схему утворення полімеру:

… –С6Н10о5– + –С6Н10о5– + –С6Н10о5– + –С6Н10о5– … →(–С6Н10О5–)n,

або за допомогою молекулярної формули:

n С6Н12о6 → (–С6Н10О5–)n­+­­nH2O.

оберненою до цієї є реакція гідролізу, тобто утворення глюкози: (–С6Н10о5–)n + nH2O → nС6Н12о6.

трапляються макромолекули крохмалю лінійної та розгалуженої структури.

фізичні властивості кроХмалю. Крохмаль — білий аморфний поро­ шок, хрусткий на дотик (якщо розтерти крохмаль пальцями, відчу­ вається характерне поскрипування), нерозчинний у холодній воді. однак у гарячій воді утворюється крохмальний клейстер. Виконаємо лабораторний дослід 13.

ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД 13

ВІДНОШЕННЯ КРОХМАЛю ДО ВОДИ

За в д а н н я 1. Дослідіть розчинність крохмалю у воді.

За в д а н н я 2. Доведіть експериментально вплив температури на крохмаль.

Обладнання та реактиви: хімічна склянка, крохмаль.

Д о с л і д 1. Покладіть на дно хімічної склянки столову ложку крох­ малю. Долийте холодну воду й перемішайте вміст. опишіть свої спосте­ реження. Зробіть висновок.

Д о с л і д 2. У хімічну склянку з крохмалем, що не розчинився в холодній воді, долийте гарячу воду й перемішайте. Що спостеріга­ єте? Зробіть висновок.

Запишіть результати спостережень у зошит. Зробіть відповідні висновки.

якісна реакція на кроХмаль.­ Крохмаль легко визначити серед інших речовин за характерною для нього якісною реакцією.

Виконаємо лабораторний дослід 14.

184

§ 33. Вуглеводи: крохмаль, целюлоза

АБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД 14

ЗАєМОДІЯ КРОХМАЛю З ЙОДОМ

За в д а н н я 1. Доведіть експериментально дію йоду на крохмаль. Зробіть відповідні висновки.

За в д а н н я 2.­Дослідіть наявність крохмалю в харчових продуктах. Обладнання та реактиви:­пробірки, крохмальний клейстер, спиртовий

розчин йоду; харчові продукти — білий хліб, картопля, пшеничне й кукуру­ дзяне борошно.

До с л і д 1. Налийте в пробірку крохмальний клейстер об’ємом 1 мл. Капніть спиртовий розчин йоду та перемішайте вміст. опишіть ваші спостереження (рис. 115).

До с л і д 2.­Крапніть спиртовий розчин йоду краплинами на шматок білого хліба, зріз картоплі, пшеничне й кукурудзяне борошно (рис. 116).

Запишіть результати спостережень у зошит. Зробіть висновки.

Йод

склад і Будова молекули целюлози. Целюлоза — найпоширеніший

серед вуглеводів природний полімер. Молекули целюлози містять залишки молекули глюкози складу –С6Н10о5–, тому склад молекули целюлози такий самий, як і в крохмалю: (–С6Н10О5–)n.

Чим відрізняються молекули цих речовин? Учені з’ясували, що їхні структурні ланки по­різному сполучаються між собою. Відносна молеку­ лярна маса целюлози становить від кількох сотень до десятків сотень тисяч.Мономерніланкирозміщуютьсялінійно,утворюючидовгіволокна.

фізичні властивості целюлози. Целюлоза — тверда волокниста речо­ вина білого кольору. Доведено, що окремі молекули бавовни, конопель і льону мають лінійну структуру. Целюлоза не розчиняється у воді й органічних розчинниках, виявляє стійкість до нагрівання та високу механічну міцність.

поширення в природі. Цей природний полімер має іншу назву — клітковина, що вказує на безпосередню участь у побудові рослинних клітин. Для волокон рослин (рис. 117) і деревини характерний високий вміст целю­ лози. Її масова частка становить 50 % у деревині й 85–90 % у бавовняному волокні. Чимало целюлози міститься в соломі зернових культур.

застосування вуглеводів. Про використання глюкози й сахарози ви вже дізналися з § 32. розглянемо застосування двох природних поліме­ рів — крохмалю та целюлози (рис. 118, 119).

185

Тема. 3. Початкові поняття про органічні сполуки

Рис. 117. Сировина для виробництва волокон: льон (а), бавовник (б), коноплі (в)

Під дією ферментів, за знижених температур, крохмаль перетворю­ ється на глюкозу.

Опишіть самостійно взаємодію крохмалю з водою з утворенням глюкози.

Рис. 118. Схема застосування крохмалю

ЗАСТОСУВАННЯ цЕЛюЛОЗИ

Рис. 119. Сфери застосування целюлози

186

§ 33. Вуглеводи: крохмаль, целюлоза

Як бачимо, крохмаль застосовують у побуті та промисловості, а целюлозу використовують значно частіше.

Біологічна роль вуглеводів. Вуглеводи належать до речовин, що необхідні кожній людині. Про це свідчать галузі їх застосування. Значну кількість вуглеводів використовують як компонент їжі, переважно рослинної. Потрапляючи в організм людини та тварин, вони виконують дуже важливі функції. Насамперед вони є основним джерелом енергії в організмі людини та тварин. Під час повного розкладу 1 г вуглеводу виділяється 17,6 кДж енергії. Саме в цьому полягає енергетична функція вуглеводів. За надмір­ ної кількості вуглеводи перетворюються на глікоген — полісахарид, що від­ кладається в печінці й м’язах і є додатковим джерелом енергії та регулято­ ром рівня цукру в крові.

Вуглеводи містяться в рослинних клітинних оболонках, підтриму­ ючи їхню стійкість, міцність і відповідну форму. У людини та тварин вони містяться в кістках. Деякі вуглеводи беруть участь у синтезі нуклеїнових кислот: дезоксинуклеїнової (ДНК) і рибонуклеїнової (рНК). Цим пояснюється їхня будівельна функція.

Захисна функція вуглеводів полягає в підтримуванні імунітету. Полі­ сахариди містяться в смозі, що вкриває поверхню стравоходу, дихальних шляхів, захищаючи їх від проникнення хвороботворних бактерій, вірусів і механічних пошкоджень. окрім того, вони мають здатність регулювати процес окиснення жирів, тобто виконують регулятивну функцію.

отже, ознайомившись із найпоширенішими представниками вугле­ водів, можемо класифікувати їх за складом і будовою (рис. 120).

Рис. 120. Схема класифікації вуглеводів

ПІДСУМОВУЄМО­ВИВЧЕНЕ

• Крохмаль і целюлоза — природні полімери, склад яких відображає формула (–С6H10O5–)n.  У будові вони різняться сполученням і кількістю мономерних ланок у макромолекулі.

•Відносні молекулярні маси високі, оскільки мономерні ланки повторюються від кількох сотень до кількох тисяч разів, а в целюлозі — до десятків тисяч.

•Фізичні властивості: крохмаль — білий аморфний порошок, хрусткий на дотик, нерозчинний у холодній воді, у гарячій воді утворює крохмальний клейстер; целюлоза — тверда волокниста речовина білого кольору, не розчиняється у воді й органічних розчинниках, стійка до нагрівання, має високу механічну міцність.

187

§ 34. Поняття про амінокислоти. Білки як біологічні полімери

§  34. ПОНЯТТЯ­­ПРО­­АМІНОКИСЛОТИ.­­БІЛКИ­­ ЯК­­БІОЛОГІЧНІ­­ПОЛІМЕРИ

Вивчивши матеріал параграфа, ви зможете:

•знати нітрогеновмісні органічні сполуки: амінокислоти, білки як біо­ логічні полімери;

•характеризувати деякі властивості амінокислот і білків, їх біологічні функції;

•висловлювати судження про значення амінокислот і білків у різних галузях промисловості, побуті, харчуванні, у сфері охорони здоров’я.

амінокислоти, їХ склад. Амінокислоти — це органічні речовини, які можна назвати «цеглинками» білків. Вони поширені в природі, оскільки містяться в складі рослинних і тваринних організмів та

додаванням слова аміно. Ця кислота найпростіша й містить по одній амінній та карбоксильній групі (рис. 121).

Якщо в складі вуглеводневого замісника молекули пропанової кис­ лоти Н3С–СН2–СооН атом Гідрогену замістити на амінну групу, то отримаємо амінопропанову кислоту складу H2N–CH2–CH2–COOH і т. д.

однак аміногрупа може розміщуватися не тільки на краю молекули, а й біля іншого атома Карбону. Наприклад, біля атома Карбону, що без­ посередньо з’єднаний із карбоксильною групою. тоді склад молекули відображатиме формула:

H3C–CH–COOH

NH2

189