ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ
Частина III. ОРГАНІЧНА ХІМІЯ
Розділ 17. КИСНЕВМІСНІ ОРГАНІЧНІ СПОЛУКИ
§ 17.18. Полісахариди
Крохмаль. Крохмаль, а також целюлоза (див. нижче) належать до третьої групи вуглеводів – полісахаридів.
Молекулярну масу цих сполук точно не встановлено, але відомо, що вона дуже велика (приблизно 100 000) і для різних зразків може бути різною. Тому формулу крохмалю, як і інших полісахаридів, зображують у вигляді (С6Н10О5)n. Для кожного полісахариду n матиме різні значення.
Крохмаль
Крохмаль широко поширений у природі. Він є для різних рослин запасним поживним матеріалом і міститься в них у вигляді крохмальних зерен. Найбагатші на крохмаль зерна злаків: рису (до 86%), пшениці (до 75%), кукурудзи (до 72%), а також бульби картоплі (до 24%). У бульбах картоплі зерна крохмалю плавають у клітинному соку, у злаках вони міцно склеєні білковою речовиною – клейковиною. Крохмаль є одним з продуктів фотосинтезу.
Із рослин крохмаль добувають руйнуванням клітин і відмиванням його водою. У
Під впливом ферментів або при нагріванні з кислотами (іони водню є каталізатором) крохмаль, як і всі складні вуглеводи, гідролізує. При цьому спочатку утворюється розчинний крохмаль, потім менш складні речовини – декстрини. Кінцевим продуктом гідролізу є глюкоза. Сумарне рівняння реакції можна виразити так:
(С6Н10O5)n + nН2О -> nС6Н12О6.
Гідроліз крохмалю – його важлива хімічна властивість.
Крохмаль не дає реакції “срібного дзеркала”, однак її дають продукти його гідролізу. Макромолекули крохмалю складаються із багатьох молекул циклічної а-глюкози. Тоді процес утворення крохмалю можна зобразити так:
Як видно, сполучення молекул глюкози відбувається за участю найбільш реакційноздатних гідроксильних груп, а зникнення останніх виключає можливість утворення альдегідних груп, і їх у молекулі крохмалю немає. Так хімічні властивості крохмалю пояснюються його будовою.
Розчин йоду забарвлює крохмаль у синій колір. При нагріванні це забарвлення зникає, при охолодженні знову з’являється. Розчин йоду використовується для виявлення крохмалю, а розчин крохмалю (клейстер) – для виявлення йоду.
Застосування крохмалю різноманітне. Він є основним вуглеводом продуктів харчування людини – хліба, крупів, картоплі. Значні кількості його переробляють на декстрини, патоку і глюкозу, які використовують у кондитерському виробництві. З крохмалю, який є в картоплі і зернах злаків, добувають етиловий спирт. Крохмаль використовують як клеючий засіб, застосовують для обробки тканин, крохмалення білизни. У медицині на основі крохмалю виготовляють мазі, присипки тощо.
Целюлоза. Целюлоза, або клітковина, – ще більш поширений вуглевод, ніж крохмаль. З неї складаються в основному стінки рослинних клітин. У деревині міститься до 60 % целюлози, у ваті й фільтрувальному папері – до 90%.
Чиста целюлоза – біла тверда речовина, не розчинна у воді і звичайних органічних розчинниках, але добре розчинна в аміачному розчині гідроксиду купруму(ll) (реактиві Швейцера). З цього розчину кислоти осаджують целюлозу у вигляді волокон (гідратцелюлоза).
Склад целюлози, як і крохмалю, зображують формулою (С6Н10О5)n. Величина n у деяких видах целюлози досягає 40 000, а молекулярна маса становить кілька мільйонів. Молекули її мають лінійну (нерозгалужену) будову, тому целюлоза легко утворює волокна. Молекули ж крохмалю мають як лінійну, так і розгалужену будову. У цьому основна відмінність крохмалю від целюлози.
Існують відмінності і в будові цих речовин: макромолекули крохмалю складаються із залишків молекул а-глюкози, а макромолекули целюлози – із залишків молекул (β-глюкози. Процес утворення макромолекули целюлози можна зобразити схемою:
Невеликі відмінності у будові молекул зумовлюють значні відмінності у властивостях полімерів: крохмаль – продукт харчування, целюлоза для цієї мети непридатна.
Целюлоза також не дає реакції “срібного дзеркала” (не має альдегідної групи), але з кислотами вступає в реакції етерифікації. Це дає підставу розглядати кожну ланку С6Н10О5 як залишок глюкози, що має три гідроксильні групи. Останні у формулі целюлози часто виділяють:
За рахунок гідроксильних груп целюлоза може утворювати прості і складні ефіри (етери й естери).
При взаємодії целюлози з концентрованою нітратною кислотою за наявності концентрованої сульфатної кислоти як водовідбираючого засобу утворюється складний ефір – тринітрат целюлози:
Це вибухова речовина, яка застосовується при виготовленні порохів.
При звичайній температурі целюлоза взаємодіє лише з концентрованими кислотами.
Подібно до крохмалю целюлоза при нагріванні з розведеними кислотами піддається гідролізу, утворюючи глюкозу:
(С5Н10О5)n + nН2О -> nС6Н12O6.
Гідроліз целюлози, відомий також під назвою оцукрювання, дуже важлива властивість целюлози, він дає змогу добувати з деревної тирси і стружок глюкозу, а зброджуванням останньої – етиловий спирт.. Етиловий спирт, добутий з деревини, називається гідролізним.
На гідролізних заводах з 1 т деревини виробляють до 200 л етилового спирту, що замінює 1,5 т картоплі або 0,7 т зерна.
Сира глюкоза, добута з деревини, може бути кормом для худоби.
Це лише окремі приклади застосування целюлози. Целюлоза у вигляді бавовнику, льону і прядива йде на виготовлення тканин – бавовняних і льняних. Великі кількості її витрачаються на виробництво паперу. Дешеві сорти паперу виготовляють з деревини хвойних порід, кращі сорти – з льняного і бавовняного ганчір’я. Піддаючи целюлозу хімічній переробці, виробляють кілька видів штучного шовку, пластмаси, кіноплівку, бездимний порох, лаки та багато іншого.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)