Программа по химии для поступающих в вузы (ответы)
дят как в кислой, так и в щелочной среде. В первом
случае образуется глицерин и смесь свободных кислот – стеарин:
СН2 – ОСОС17Н35 Глицерин
СН – ОСОС15Н31 > Стеариновая кислота Стеарин
СН2 – ОСОС15Н31 Пальмитиновая кислота
В щелочной среде наряду с глицерином получают соли этих кислот – мыла.
Очень важной реакцией, имеющей промышленное значение, является реакция
гидрогенизации жиров – превращение жидких жиров в твердые. Сущность этой
реакции состоит в присоединения водорода к непредельным кислотам и
превращение их в предельные (Ni, 200°C, 15 кгс/смІ):
СН2 – ОСОС17Н35 СН2 – ОСОС17Н35
СН – ОСОС15Н31 + 6Н2 = СН – ОСОС17Н35
СН2 – ОСОС15Н31 СН2 – ОСОС17Н35
Лучшие сорта гидрированного жира используются для получения маргарина.
Маргарин представляет собой эмульсию гидрированного жира, животного жира
(говяжьего) или растительного масла в молоке. По виду и запаху продукт
напоминает сливочное масло: для придания желтого цвета в него добавляют
яичный желток, а для придания характерного запаха – дикетон диацетил
СН3СОСОСН3.
Углеводы, их классификация. Моносахариды. Глюкоза, ее строение, химические
свойства (реакция окисления и восстановления). Роль в природе. Сахароза, ее
гидролиз
Впервые глюкоза была получена в 1811 г. русским химиком Г.З.Кирхгофом
при гидролизе крахмала. В конце 60-х годов прошлого столетия А.А.Колли
доказал, что в молекуле глюкозы имеется пять гидроксильных групп. Шестой
атом кислорода, очевидно, должен входить в состав альдегидной группы,
поскольку глюкоза дает многие качественные реакции на альдегидную группу –
окисляется оксидом серебра (1), присоединяет синильную кислоту (4):
Химические свойства:
1.
[pic]
2.
[pic]
3.
[pic]
4.
[pic]
5.
[pic]
6.
[pic]
7.
[pic]
8. Спиртовое брожение. Эта реакция характерна для гексоз. Она
осуществляется с помощью биологических катализаторов – ферментов. При
сбраживании гексозы превращаются в этиловый спирт. Для пентоз
брожение не характерно.
C6H12O6 > 2CO2 + 2C2H5OH
Наличие неразветвленной цепи углеродных атомов в глюкозе вытекает из ее
превращения под действием иодоводорода в 2-иодгексан с нормальной цепью
углеродных атомов (2). Образование в результате ацилирования (3) и
алкилирования (5) соответственно пентаацетил- и пентаметилглюкозы также
доказывает существование в глюкозе пяти гидроксогрупп. В конце прошлого
столетия в классических работах Э.Фишера была установлена конфигурация
природной глюкозы, выражаемая следующей проекционной формулой (см. рис. 2).
Однако некоторые свойства моносахаридов не могут быть объяснены формулой
альдегидоспирта. Так глюкоза вступает не во все реакции, характерные для
альдегидов. Свойства глюкозы, которые не могут быть объяснены при
рассмотрении альдегидной формулы глюкозы, находят свое объяснение, если
придать ей циклическую формулу. Эту форму называют также окисной, или
полуацетальной. Эта форма является таутомерной модификацией, находящейся в
равновесии с альдегидной формой.
[pic]Рис. 2
Сущность таутомерного перехода заключается в том, что атом водорода
гидроксила при пятом атоме углерода перемещается к кислороду карбонильной
группы:
—>
Зная строение моносахаридов, легко понять их химические свойства (см.
выше).
Глюкозу называют также виноградным сахаром, поскольку она содержится в
виноградном соке. Кроме винограда глюкоза находится и в других сладких
плодах и вообще в разных частях растений. Не менее распространена глюкоза и
в животном мире: около 0,1% ее содержится в крови. Глюкоза разносится
кровью по всему телу и служит источником энергии для организма.
При нагревании моносахаридов со спиртами в присутствии кислотных
катализаторов образуются, как мы уже знаем, гликозиды. Роль спиртового
компонента в этой реакции может взять на себя, в частности, и вторая
молекула моносахарида. В результате такой реакции от двух молекул
моносахарида отщепляется вода и образуется дисахарид:
2С6Н12О6 > С12Н22О11 + Н2О.
При гидролизе дисахаридов, они распадаются на соответствующие
моносахариды. Важнейший из дисахаридов – сахароза – состоит из остатков ?-
глюкозы и ?-фруктозы. Сахароза очень распространена в природе. Это
химическое название обычного сахара, называемого также тростниковым или
свекловичным. Получают сахарозу из сахарного тростника, произрастающего в
тропиках, или из сахарной свеклы (содержит 12-15% сахарозы).
Сахарную свеклу измельчают в стружку и извлекают из нее сахарозу горячей
водой в специальных аппаратах, называемых диффузорами. Полученный раствор
обрабатывают известью для осаждения примесей, а перешедшую частично в
раствор гидроокись кальция осаждают пропусканием углекислого газа. Далее
после отделения осадка раствор упаривают в вакуум-аппаратах. Так получается
мелкокристаллический песок-сырец. После его дополнительной очистки получают
рафинированный сахар. В зависимости от условий кристаллизации он выделяется
либо в виде мелких кристаллов, либо в виде компактных «сахарных голов»,
которые распиливают или раскалывают на куски. Быстрорастворимый кусковой
сахар получают прессованием мелко измельченного сахарного песка.
Полисахариды как природные полимеры. Крахмал и целлюлоза, их строение,
химические свойства. Углеводы как источник сырья для химической
промышленности. Искусственные волокна на основе целлюлозы.
При конденсации большого числа моносахаридов друг с другом образуются
полисахариды, состав которых выражается общей формулой (С6Н10О5)n, где n
достигает величины сотен и тысяч. Важнейшие из полисахаридов – крахмал и
глюкоза.
Крахмал образуется в растениях пи фотосинтезе и откладывается в корнях,
клубнях и семенах. Внешний вид крахмала хорошо известен: это белое
вещество, состоящее из мелких зерен. Он нерастворим в холодной воде,
набухает и постепенно растворяется в горячей. Образующиеся вязкие растворы
при охлаждении превращаются в студневидную массу – клейстер. Крахмал
представляет собой смесь полисахаридов – амилопектина и амилозы. Применяя
особую обработку растворителями, из крахмала можно выделить чистую,
кристаллическую амилозу. Чистая амилоза не образует при набухании
клейстера, с йодом дает характерное темно-синее окрашивание; амилопектин
ответственен за образование клейстера, а с йодом дает слабое фиолетовое
окрашивание. И амилоза, и амилопектин состоят из остатков, связанных ?-
гликозидными связями, однако они различаются формой молекул. Амилоза
представляет собой линейный полисахарид, построенный из нескольких тысяч
остатков глюкозы, соединенных ?-глюкозидной связью. Строение амилозы
схематически выражается следующей формулой:
[pic]
По данным рентгеноструктурного анализа, молекула амилозы свернута в
спираль. Внутри спиралевой молекулы остается канал диаметром около 0,5 нм,
в котором могут располагаться подходящие по размеру молекулы, образуя
особого типа комплексы – так называемые соединения включения. Одним из них
является упомянутое ранее соединение амилозы с йодом синего цвета. Молекула
аминопектина, в отличие от амилозы, имеет разветвленное строение,
приближающееся к шарообразной форме. Определенная физическими методами
молекулярная масса амилопектина имеет величину порядка 10 - это значит,
что степень полимеризации равна примерно 6000. Подвергая крахмал гидролизу
кислотами, можно получить глюкозу в виде чистого кристаллического
препарата или в виде патоки – окрашенного некристаллизующегося сиропа.
Наибольшее значение крахмал имеет в качестве пищевого продукта: в виде
хлеба, картофеля, круп, являясь главным источником углеводов в нашем
рационе питания. Значительные количества крахмала употребляются для
проклеивания (шлихтования) тканей, склеивания бумаги и картона,
производства канцелярского декстринового клея. В аналитической химии
крахмал служит индикатором в йодометрическом методе титрования.
Целлюлоза представляет собой полисахарид, построенный из глюкозных
звеньев. Ее строение напоминает строение амилозы, т.е. она тоже состоит из
остатков глюкозы, но связаны они между собой ?-гликозидными связями, а не
?-гликозидными, как в амилозе.
[pic]
Молекулярная масса целлюлозы очень велика – порядка 500 тыс., она может
достигать и нескольких миллионов, т.е. в приведенной формуле n равно
десяткам тысяч. Клетчатка - главный «строительный материал» растений, из
которого состоят стенки растительных клеток. Целлюлоза не плавится и не
переходит в парообразное состояние: при нагревании примерно до 350°С она
разлагается – обугливается. Она нерастворима в воде и большинстве других
неорганических и органических растворителей. Нерастворимость целлюлозы
объясняют тем, что ее волокна представляют собой как бы «пучки»
расположенных параллельно нитевидных молекул, связанные множеством
водородных связей, которые образуются в результате взаимодействия
гидроксильных групп. В
| |  скачать работу |
Программа по химии для поступающих в вузы (ответы) |
