Підручники з Хімії / Хімія 9 клас / Ярошенко Хімія 9 клас. 2017

§ 35.

У 8 класі ви з’ясували значення експериментального методу дослідження в хімії, а під час виконання лабораторних дослідів і практичних робіт набули вмінь застосовувати його самостійно.

Розглянутий у попередньому параграфі матеріал про склад, будову та властивості етанової кислоти дає змогу кожному з вас продовжити формування експериментальних умінь, виявити самостійність у плануванні експерименту та його проведенні, висувати гіпотези й експериментально доводити їхню достовірність.

Практична робота 4. Властивості етанової кислоти

У трьох пробірках без етикеток містяться: розчин етанової кислоти, розчин гліцеролу, вода. Дослідним шляхом виявіть речовини, що містяться в кожній пробірці.

Дослідіть, з яким металом — залізом чи міддю — відбуватиметься взаємодія етанової кислоти.

Експериментальним шляхом установіть, чи взаємодіє етанова кислота з нерозчинними основами.

Для проведення досліду використовуйте свіжовиготовлений осад основи купрум(ІІ) гідроксиду.

Здійсніть перетворення за поданою схемою.

Запропонуйте експеримент, за допомогою якого можна перевірити, яка з кислот — етанова чи хлоридна — є більш сильним електролітом.

Хід та результати виконання експерименту по кожному із завдань опишіть у зошитах для практичних робіт. Зробіть загальний висновок щодо використання експериментального методу в хімії й зокрема — для вивчення властивостей етанової кислоти.

171

Застосовуємо

Зазначте речовини, з якими взаємодіє етанова кислота. А мідь Б натрій гідроксид

В натрій хлорид Г цинк оксид

Установіть відповідність між назвами речовин та їхніми формулами.

§ 36.

вих ланцюгах вищих ненасичених кислот найчастіше міститься від одного до трьох подвійних зв’язків.

172

Прикладом вищих насичених карбонових кислот є пальмітинова і стеаринова кислоти.

Молекула пальмітинової кислоти містить 16 атомів Карбону, 15 з яких перебувають у складі карбонового ланцюга, а один — у карбоксильній групі. Молекулярна формула цієї кислоти — С15Н31СООН, напівструктурна:

СН3 — (СН2)14 — СООН.

Умолекулі стеаринової кислоти на два атоми Карбону більше, ніж

умолекулі пальмітинової.

С17Н35СООН, або СН3 — (СН2)16 — СООН

За фізичними властивостями це тверді, білого кольору, нерозчинні у воді, але розчинні в органічних розчинниках, жирні на дотик речовини. Із суміші цих кислот виготовляють стеаринові свічки.

Олеїнова кислота С17Н33СООН належить до вищих ненасичених карбонових кислот. Молекула цієї сполуки подібно до стеаринової кислоти налічує 18 атомів Карбону. У цій сполуці посередині карбонового ланцюга між 9 та 10 атомами Карбону є подвійний зв’язок.

СН3 – (СН2)7 – СН = СН – (СН2)7 – СООН

Наявністю подвійного зв’язку зумовлені певні властивості олеїнової кислоти, які характерні й для етену. Так, олеїнова кислота знебарвлює бромну воду.

Пальмітинова, стеаринова, олеїнова та інші вищі карбонові кислоти досить поширені у природі, щоправда не у вільному стані, а в складі жирів.

СКЛАД ЖИРІВ. У неперевершених природних хімічних лабораторіях — живих організмах — із трьохатомного спирту гліцеролу й вищих карбонових кислот — пальмітинової, стеаринової, олеїнової та деяких інших утворюються жири.

Жири — це продути взаємодії трьохатомного спирту гліцеролу та вищих карбонових кислот.

Розглянемо на прикладі гліцеролу та стеаринової кислоти схему утворення жиру тристеарату.

173

Склад жирів можна передати загальною формулою.

Уперше жир синтезував французький учений П’єр Бертло в 1854 р.

МИЛО. Вищі карбонові кислоти — дуже слабкі електроліти, проте вступають у реакцію нейтралізації з лугами (у розчині).

С17Н33СООН + NaOH С17Н33СООNa + Н2О

С17Н35СООН + KOH С17Н35СООK + Н2О

Утворені внаслідок нейтралізації натрієві та калієві солі, на відміну від кислот, добре розчинні у воді, мильні на дотик, виявляють мийну дію і є основною складовою мила: натрієві солі — твердого, калієві — рідкого. Мийну дію цих речовин широко використовують у побуті та як засіб особистої гігієни людини.

ПРИРОДНІ Й ШТУЧНІ ЖИРИ. Промисловість потребує значної кількості жирів для того, щоб добувати з них гліцерол та вищі карбонові кислоти (їх ще називають жирними кислотами), а також для виробництва харчового продукту — маргарину.

Виробництво 1 т олії є значно дешевшим, ніж виробництво 1 т тваринного жиру. Щоб збільшити кількість твердих жирів і при цьому не вдаватися до збільшення поголів’я тварин, рідкі жири піддають гідрогенізації (приєднання водню), унаслідок чого рідкі жири перетворюються на тверді. Цю реакцію здійснюють у спеціальних установках, де водень під тиском пропускають крізь нагріту суміш олії та порошкоподібного нікелю як каталізатора.

У такий спосіб з олії добувають додаткову кількість дорожчих за неї твердих жирів. Утворена внаслідок гідрогенізації тверда маса називається саломасом. Її очищають від нікелю й використовують у виробництві мила, маргарину та деяких інших речовин. Ці та інші галузі застосування жирів показано на малюнку 45.

БІОЛОГІЧНА РОЛЬ ЖИРІВ. У живих клітинах жири виконують кілька важливих функцій. По-перше, енергетичну. При розщепленні й окисненні жирів виділяється удвічі більше енергії порівняно з білками та вуглеводами. По-друге, жири хороші теплоізолятори — підшкірний шар жиру рятує багатьох тварин від замерзання взимку. По-третє, харчові жири транспортують жиророзчинні вітаміни. По-четверте, жири необхідні для синтезу гормонів, що беруть участь у проведенні нервових імпульсів. Якщо організм людини не отримує належної кількості жирів, то це загрожує порушенню роботи нервової системи, знижує імунітет.

174

Незважаючи на життєво важливі функції жирів, слід пам’ятати, що їх надмірне вживання небажане, оскільки жири відкладаються «про запас», через це спочатку збільшуються маса та розміри тіла, а згодом настає розлад в обміні речовин.

Стисло про основне

Вищі карбонові кислоти — це кислоти, молекули яких містять понад 10 атомів Карбону.

Жири утворюються з гліцеролу й вищих карбонових кислот, зокрема насичених пальмітинової С15Н31СООН і стеаринової С17Н35СООН та ненасиченої олеїнової С17Н33СООН.

За агрегатним станом жири бувають тверді — до їх складу входять вищі насичені карбонові кислоти, та рідкі, або олії, — до їх складу входять вищі ненасичені карбонові кислоти.

Жири тваринного походження переважно тверді (виняток — риб’ячий жир), а рослинного — рідкі (виняток — кокосове масло).

Мило — це натрієві (тверде мило) чи калієві (рідке мило) солі вищих насичених карбонових кислот.

Біологічна роль жирів настільки важлива, що вони є обов’язковим компонентом збалансованого харчування людини.

Сторінка ерудита

Як ви вже знаєте, хімічну реакцію обміну між водою й різними складними речовинами називають гідролізом (від грец. hуdor — вода, lysis — розкладання).

Жири внаслідок гідролізу розкладаються на гліцерол та вищі карбонові кислоти, яких може бути не одна, а кілька (залежно від того, залишки скількох кислот входили до складу жиру).

176

Проведення гідролізу жиру за наявності лугу дає змогу добувати не лише гліцерол, а й натрієві чи калієві солі вищих карбонових кислот, тобто відразу одержувати мило.

В оборотній реакції гідролізу жирів луг використовують для того, щоб зміщувати рівновагу в бік утворення гліцеролу та жирних кислот. Кислоти, що утворюються, відразу ж реагують із лугом, тому продуктами цієї реакції є гліцерол і мило. Так добувають мило з натуральної сировини.

Олія волоських горіхів відрізняється високим вмістом лінолевої С17Н31СООН і ліноленової С17Н29СООН ненасичених вищих карбонових кислот. У радикалі лінолевої кислоти є два подвійні зв’язки, а в радикалі ліноленової — три. Ці сполуки забезпечують нормальний ріст і розвиток організму, нормалізують еластичність судин, обмін холестерину, попереджають розвиток атеросклерозу й ожиріння печінки. З них синтезуються ферменти, які регулюють кров’яний тиск і скорочення м’язів.

Знаємо, розуміємо

Назвіть формули відомих вам вищих карбонових кислот. У чому полягає відмінність між насиченими й ненасиченими вищими карбоновими кислотами?

З яких речовин утворюються жири? Яка їх біологічна роль?

Чим жири рослинного походження відрізняються від жирів тваринного походження?

Як одержують мило? Які властивості мила використовують у побуті?

Як рідкі жири перетворюють на тверді?

Застосовуємо

Оберіть формулу твердого мила. А КОН

Б NaOH

В С17Н35СООК Г С17Н33СООNa

Установіть відповідність між формулою та назвою карбонової кислоти.

Зазначте назву речовини, що бере участь в утворенні всіх жирів. А етанол Б гліцерол

В стеаринова кислота Г пальмітинова кислота

177

Продукти харчування з високим вмістом вуглеводів

ГЛЮКОЗА, ЇЇ ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ Й ПОШИРЕННЯ. Глюкоза С6Н12О6 — кристалічна, солодка на смак і добре розчинна у воді речовина. Вона входить до складу клітинного соку рослин. Особливо багаті на глюкозу плоди винограду (звідси й друга назва цієї речовини — виноградний цукор). Великий вміст глюкози в меді, нектарі квітів. Глюкоза — обов’язковий компонент крові.

ЯКІСНІ РЕАКЦІЇ НА ГЛЮКОЗУ.

Ви вже знаєте, що молекули карбонових кислот характеризуються

Виходячи з кількісного складу молекули глюкози С6Н12О6, можна припустити, що в ній наявні ці групи. Скориставшись експериментальним методом, з’ясуємо достовірність такого припущення.

Щоб перейти до розгляду якісних реакцій на глюкозу, пригадаємо властивість етанової кислоти дисоціювати у водному розчині з утворен-

178

ням катіонів Гідрогену, а іншої оксигеновмісної речовини — гліцеролу — взаємодіяти з купрум(ІІ) гідроксидом.

Перевірка розчину глюкози на наявність кислого середовища.

Як вам відомо, розчинні у воді карбонові кислоти дисоціюють з утворенням катіонів Н+, тому їхні розчини мають кисле середовище. Випробуємо розчин глюкози індикатором кислого середовища метиловим оранжевим та переконаємося в тому, що зміна кольору не відбувається. Отже, глюкоза не дисоціює в розчині з утворенням катіонів Гідрогену. Відтак у глюкози відсутня група карбонових кислот — карбоксильна група.

А чи входять до складу молекули глюкози гідроксильні групи? Щоб знайти відповідь на це запитання, виконайте лабораторний дослід 12, описаний у рубриці «Хімія — це життя: сторінка природодослідника».

Під час виконання цього завдання ви здобудете ствердну відповідь — глюкоза взаємодіє з купрум(ІІ) гідроксидом і результат буде аналогічним, що й у якісній реакції на гліцерол.

Якісною реакцією на глюкозу є взаємодія її розчину зі свіжови- готовленим осадом купрум(ІІ) гідроксиду. Унаслідок реакції блакитний осад купрум(ІІ) гідроксиду зникає, а утворюється розчин інтен- сивно-синього кольору.

гідроксильні групи

Зображена (для ознайомлення) структурна формула глюкози вказує на те, що в її молекулі наявні п’ять гідроксильних груп. Це пояснює зміну кольору купрум(ІІ)гідроксиду в проведеному вами експерименті. Ще один атом Оксигену, на відміну від решти п’яти, гідроксильної групи не утворює. Він сполучається з карбон-карбоновим ланцюгом таким чином, що з’являється група атомів

.

Завдяки цій групі при нагріванні розчину хімічна реакція продовжується.

179

Взаємодія глюкози з розчином купрум(ІІ) гідроксиду: а — до нагрівання; б — після нагрівання

У клітинах організмів відбувається повне окиснення глюкози з утворенням води, вуглекислого газу та вивільненням енергії.

С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О;Н = –2870 кДж/моль

Крім розглянутих хімічних властивостей, глюкоза має й інші властивості.

САХАРОЗА (БУРЯКОВИЙ ЦУКОР, ТРОСТИННИЙ ЦУКОР) С12Н22О11 має фізичні властивості, подібні до фізичних властивостей глюкози. Високий вміст сахарози мають коренеплоди цукрового буряку (від 16 до 27 %) та стебла цукрової тростини (до 25 %).

Сахароза — це продукт харчування й сировина для кондитерської, консервної, молочної, хлібопекарської промисловості. Тож потреба в цій речовині значно більша, ніж у глюкозі, її добування здійснюють на цукрових заводах.

Сахароза С12Н22О11 взаємодіє з купрум(ІІ) гідроксидом подібно до багатоатомних спиртів. Однак при подальшому нагріванні утворений тем- но-синій колір розчину не змінюється.

Виявити сахарозу в розчині можна, як і гліцерол, за інтенсивно синім забарвленням розчину після її взаємодії з блакитним осадом купрум(ІІ) гідроксиду. Забарвлення одержаного розчину під час нагрівання не змінюється.

Тож за допомогою купрум(ІІ) гідроксиду можна розпізнавати глюкозу та сахарозу.

Сахароза і крохмаль в органах травлення людини перетворюються на глюкозу, яка потоком крові транспортується до кожної клітини тіла, де

180