Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Химия. Практикум для СПО

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 126 7 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

– образование галогенангидридов:

ОН

PCl

С POCl

HCl

;

– образование ангидридов:

RОС

NaCl

C R

ONa

;

– образование амидов:

220

R С

ONH

в токе

;

RОС

NH4Cl

;

– восстановление до спиртов:

ОН

LiAlH

OHCH

;

– декарбоксилирование:

ONa

NaOH

300

Na CO

;

– реакции по углеводородному радикалу зависят от строения этого радикала: насыщенные кислоты — замещение -углеродного атома; ненасыщенные — присоединение, окисление, полимеризация; ароматические — замещение по метаположению.

Задания для самоконтроля

1. Приведите классификацию карбоновых кислот, примеры.

2. Раскройте основные химические свойства карбоновых кислот, приве-

дите примеры.

Практическая часть

1. Напишите реакции взаимодействия масляной (бутановой) кислоты с во-

дородом, бромом, этанолом, аммиаком.

2. Напишите реакции взаимодействия акриловой (пропеновой) кислоты

с водой, гидроксидом натрия, водным раствором перманганата калия, бромоводородом.

3. Напишите реакции восстановления, этерификации, аммонолиза, терми-

ческого разложения, диссоциации на примере щавелевой (этандиовой) кислоты.

4. Осуществите цепочку химических взаимодействий, назовите соедине-

ния: бутанон-2 + РСl5 → ? + 2NаОН, С2Н5ОН → ? + 2Н2, Ni → ? + О2, t °С, Мn+2 → ? + NаОН, Н2О → ?

Экспериментальная часть

Окисление муравьиной кислоты

Муравьиная кислота легко окисляется, подобно альдегидам, до угольной кислоты, которая, в свою очередь, распадается до углекислого газа и воды:

НО – С = О + О → НО – С = О → НОН + СО2.

  Н ОН

Тестом на двуокись углерода является известковая или баритовая вода:

СО2 + Ва(ОН)2 → ВаСО3 + Н2О.

Проведение опыта. В пробирку вносят 0,5–1 мл муравьиной кислоты, около 1 мл разбавленной 1:5 серной кислоты и около 1–2 мл раствора марганцовокислого калия. В пробирку-приемник вносят 1–2 мл насыщенного раствора баритовой или известковой воды.

Реакционную пробирку закрывают газоотводной трубкой, закрепляют в зажиме для пробирок, опускают газоотводную трубку в пробирку-приемник почти до дна и осторожно нагревают реакционную смесь над пламенем спиртовки до начала кипения.

Исследование свойств средних солей винной кислоты

Растворы средних солей винной кислоты обладают способностью образовывать комплексные соединения с металлами, подобно многоатомным спиртам. Образование медного комплекса идет по схеме:

О = С – ОNа О = С – ОNа О = С – ОNа О = С – ОNа

    Н – С – ОН О – С – Н НС – О Н – О – СН  + НО–Сu–ОН +  ⎯→  Cu  Н – С – ОН НО – С – Н –2НОН НС – О – Н О – СН     О = С – ОNа О = С – ОNа О = С – ОNа О = С – ОNа

тартрат натрия медный виннокислый комплекс

Коллоидный осадок гидроксида меди в присутствии средней соли винной кислоты растворяется, и образуется прозрачная жидкость темно-синего цвета.

Проведение опыта. В пробирку вносят около 1 мл сульфата меди и 1,5– 2 мл 30 %-ного раствора гидроксида натрия, появляется голубой коллоидный (студнеобразный) осадок гидроксида меди. Затем добавляют 3–5 %-ный раствор виннокислого натрия. Наблюдают за изменением агрегатного состояния и цвета в пробирке.

2.6. ЛИПИДЫ

Липиды делят на простые (двухкомпонентные), если продуктами их гидролиза являются спирты и карбоновые кислоты, и сложные (многокомпонентные), когда в результате их гидролиза, кроме этого, образуются и другие вещества, например фосфорная кислота и углеводы (прил. 7). Все группы липидов имеют два обязательных структурных компонента — высшие карбоновые кислоты и спирты.

Высшие жирные кислоты (ВЖК) — многие высшие карбоновые кислоты были впервые выделены из жиров, поэтому они получили название жирных.

Биологически важные жирные кислоты могут быть насыщенными и ненасыщенными.

Насыщенные жирные кислоты:

– масляная С3Н7СООН;

– капроновая С5Н11СООН;

– пальмитиновая С15Н31СООН;

– стеариновая С17Н35СООН.

Ненасыщенные жирные кислоты:

– олеиновая С17Н33СООН;

– линолевая С17Н31СООН;

– линоленовая С17Н29СООН;

– арахидоновая С19Н31СООН.

Полиненасыщенные жирные кислоты (линолевая С 18:2, линоленовая С 18:3 и арахидоновая С 20:4) являются незаменимыми для человека. В организме они не синтезируются и должны поступать с пищей в количестве около 5 г в день. В природе эти кислоты содержатся в основном в растительных маслах. Они способствуют нормализации липидного профиля плазмы крови.

В состав липидов могут входить спирты: высшие одноатомные, многоатомные, аминоспирты.

Жиры и масла — самая распространенная группа липидов. Они являются сложными эфирами глицерина и ВЖК. В зависимости от степени этерификации различают моно-, ди-, триацилглицерины. Схематическая формула триацилглицерина представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схематическая формула триацилглицерина

Триацилглицерины выполняют различные функции в организме: энергетическую, защитную, структурную. В составе жиров животного происхождения обычно преобладают остатки насыщенных кислот, поэтому, как правило, это твердые вещества. Растительные масла содержат в основном остатки ненасыщенных кислот и имеют жидкую консистенцию.

Физико-химические числа (константы) характеризуют свойства жиров и масел:

– кислотное число — это количество едкого калия в миллиграммах, необ- ходимое для нейтрализации свободных ВЖК в 1 г жира. Этот показатель служит критерием свежести жира;

– йодное число — это количество йода в граммах, которое присоединяется к углерод-углеродным двойным связям в 100 г жира; характеризует степень ненасыщенности, а также является показателем свежести жира;

– число омыления — это количество едкого калия в миллиграммах, необ- ходимое для нейтрализации 1 г жира после полного гидролиза. Число омыления обратно пропорционально молекулярной массе жира, т. е. чем выше число омыления, тем меньше относительная молекулярная масса триглицеридов.

Для характеристики молочного жира используют число Рейхерта — Мейссля и число Поленске, которые могут свидетельствовать о фальсификации молочного жира другими жирами немолочного происхождения, что очень важно при производстве сливочного масла.

Каталитическое гидрирование (гидрогенизация) ненасыщенных растительных масел: водород насыщает двойные связи, и жидкие масла превращаются в твердые жиры. Продукт реакции — саломас — основа для производства маргарина:

;

175

190

OCOC

ат

Гидролиз осуществляют нагреванием с водой в присутствии минеральных кислот или щелочей (омыление). В организме гидролиз липидов проходит под действием ферментов липаз:

Окисление кислородом воздуха ненасыщенных триацилглицеринов при хранении, сопровождаемое гидролизом, является частью процесса, известного как прогоркание масла. Липиды с остатками ненасыщенных кислот в мягких условиях окисляются с образованием гликолей:

СН3(СН2)7СН = СН(СН2)7СООН + [О], Н2О → СН3(СН2)7СН–СН(СН2)7СООН.

  ОН ОН

олеиновая 9, 10 дигидроксистеариновая

В более жестких условиях окисление проходит с разрывом углерод-углеродных связей. В результате образуются альдегиды и кислоты с короткими цепями:

СН3(СН2)7СН = СН(СН2)7СООН + [О], Н+ → СН3(СН2)7СООН +

олеиновая пеларгоновая

+ НООС(СН2)7СООН.

азелаиновая

Эти продукты окислительного прогоркания являются причиной неприятного запаха прогорклых жиров. Окисление можно свести к минимуму, если хранить продукты в холодном темном месте или добавлять антиоксиданты.

Задания для самоконтроля

1. Приведите классификацию липидов.

2. Раскройте особенности строения жиров животного и растительного про-

исхождения, приведите пример.

3. Раскройте особенности химических свойств липидов на примере реак-

ций гидролиза, гидрирования, галогенирования.

4. Дайте определение физико-химических чисел жиров, раскройте их прак-

тическое значение.

5. Раскройте сущность реакций, лежащих в основе процесса прогоркания

(порчи) жиров.

Практическая часть

1. Напишите реакцию кислотного гидролиза олеолинолеостеароацилгли-

церина.

2. Напишите реакцию окислительного прогоркания на примере пальмио-

стеароолеоацилглицерина.

3. Напишите реакцию образования жира, состоящего из пальмитиновой,

стеариновой, олеиновой кислот; определите тип жира, его биологическую ценность.

4. Напишите реакцию гидрирования линолеоолеопальмиоацилглицерина,

раскройте ее практическое применение.

Экспериментальная часть

Омыление жиров щелочью в водно-спиртовом растворе

Омыление жиров, или щелочной гидролиз, происходит по схеме:

Н2С – О – СО – R Н2С – ОН  

НС – О – СО – R + 3NаОН → НС – ОН + 3R – С – О− Nа+.

   Н2С – О – СО – R Н2С – ОН О триацилглицерин глицерин натриевые соли ВЖК

Омыление жира водным раствором щелочи протекает медленно. При добавлении спирта растворимость жира повышается, и омыление резко ускоряется.

Продукты омыления жира — глицерин и смесь солей жирных кислот, т. е. мыло, растворимы и в воде, и в спирте. Чтобы разделить их, в раствор добавляют насыщенный раствор поваренной соли, в которой глицерин растворяется, а мыло не растворяется и выделяется из раствора в виде полутвердой массы или комочков, т. е. высаливается. Полученный продукт называется ядровое мыло.

Консистенция натриевого мыла твердая. При омылении жиров едким калием образуется калиевое мыло более мягкой консистенции. Кроме того,

консистенция мыла зависит от характера омыляющегося жира. Так, из жидких жиров и масел образуются более мягкие мыла.

Проведение опыта. В пробирку помещают 1 мл жира, 1 мл этилового спирта и 1 мл 30 %-ного раствора гидроксида натрия. Перемешивают смесь в пробирке с помощью стеклянной палочки и помещают пробирку в горячую водяную баню, периодически помешивая содержимое пробирки. Нагревание ведут до тех пор, пока смесь не станет однородной, т. е. исчезнут границы раздела между слоями жидкости.

К полученной горячей жидкости добавляют при помешивании горячий насыщенный раствор поваренной соли, заполняя пробирку до самого отверстия. Жидкость мутнеет, и мыло всплывает на поверхность. Пробирку погружают в водяную баню и выдерживают несколько минут, чтобы смесь отстоялась. Затем пробирку помещают в стакан с холодной водой на 5–10 мин и оценивают консистенцию мыла.

Растворимость и обменные реакции мыла

Натриевые и калиевые соли высших жирных кислот хорошо растворимы в горячей воде и труднее — в холодной. Кальциевые, магниевые и свинцовые соли этих же кислот значительно менее растворимы в воде и сразу выпадают в осадок. Вследствие этого «жесткая» вода, содержащая много ионов магния (Мg2+) и кальция (Са2+), не дает пены с мылом, так как происходит обменная реакция по схеме:

С15Н31 – С – ОNа + СаSО4 → (С15Н31 – СОО−)2Са2+ + Nа2SО4.

 О пальмитат натрия (мыло) пальмитат кальция

Проведение опыта. Разбавленный раствор мыла наливают в три про- бирки. Затем добавляют в таком же объеме в первую пробирку — водопроводную воду, во вторую — 0,2 %-ный раствор сульфата кальция и в третью — 2 %-ный раствор ацетата свинца.

Во второй и третьей пробирках образуются белые осадки кальциевой и свинцовой солей. В первой пробирке с водопроводной водой образуется муть или хлопья кальциевых и магниевых солей в зависимости от жесткости воды. При встряхивании пробирок жидкость над полученным осадком почти не образует пены.

2.7. УГЛЕВОДЫ

Углеводы — один из главных классов природных органических соединений. Они образуются в растениях в процессе фотосинтеза из диоксида углерода и воды. Для человека основным источником углеводов является растительная пища. Название «углеводы» было первоначально дано потому, что многие соединения этого класса имеют эмпирическую формулу Сn(Н2О)m и формально могут быть отнесены к «гидратам углерода». Однако в большинстве случаев это определение неприемлемо. Тем не менее термин «углевод» остается общеупотребительным.

Классификация углеводов:

– по строению: монозы и полиозы. Моносахариды не участвуют в реакции гидролиза (глюкоза, фруктоза, галактоза); полисахариды являются высокомолекулярными соединениями, их можно рассматривать как продукты поликонденсации моносахаридов, они способны к гидролизу (сахароза, лактоза, крахмал, целлюлоза);

– по числу атомов углерода: триоза, тетраоза, пентоза, гексоза (рибоза, глюкоза);

– по наличию функциональной группы: альдоза (глюкоза, галактоза, мальтоза, лактоза) и кетоза (фруктоза, сахароза);

– по химической активности: редуцирующие (глюкоза, галактоза, мальтоза, лактоза) и нередуцирующие (фруктоза, сахароза, крахмал, целлюлоза);

– по биологическому значению: усвояемые (глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза, лактоза, крахмал) и неусвояемые (клетчатка).

Углеводы являются гетерофункциональными соединениями. В их молекулах одновременно содержатся карбонильная (альдегидная или кетонная) и несколько гидроксильных групп, т. е. они представляют собой полигидроксикарбонильные соединения — полигидроксиальдегиды и полигидроксикетоны:

Углеводы способны существовать не только в виде карбонильных (открытых) форм, но и в виде циклов. Циклизация осуществляется при взаимодействии

карбонильной группы монозы со спиртовым гидроксилом при С-5 или С-4 внутримолекулярно с образованием полуацеталей. При этом получаются шестичленные циклы — пиранозы и пятичленные — фуранозы. В результате циклизации при карбонильном углероде появляется новый гидроксил (гликозидный гидроксил), положение которого определяет образование двух аномеров: - (под плос-

костью цикла) и - (над плоскостью цикла). Циклические аномеры более удобно представлять в виде формул Хеуорса, например для глюкозы:

HOH

D ãëþ êî ï èðàí î çà





D ãëþ êî ï èðàí î çà

Химические свойства:

– восстановление сахаров приводит к образованию многоатомных спиртов. Это бесцветные, сладкие вещества, хорошо кристаллизуются, легко растворяются в воде, трудно — в спирте, используются в пищевой промышленности в качестве подсластителей:

Н – С = О Н2С – ОН

 

Н – С – ОН Н – С – ОН   НО – С – Н НО – С – Н   Н – С – ОН + Н2, Ni → Н – С – ОН   Н – С* – ОН Н – С* – ОН   Н2С – ОН Н2С – ОН

D-глюкоза D-сорбит

– окисление сахаров — основа качественных и количественных методов

определения. Наиболее распространенный качественный метод — реакция

глюкопираноза

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 126 7 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]