Объясните сущность процесса образования молекул крахмала из глюкозы

Объясните сущность процесса образования молекул крахмала из глюкозы

Ответы к параграфу 35

1.Какие вещества относят к углеводам и почему было дано такое название?
Название класса соединений происходит от слов «гидраты углерода», оно было впервые предложено К. Шмидтом в 1844 году потому, что первые из известных науке углеводов описывались брутто-формулой Cm(H2O)n.

2. Как классифицируют углеводы и почему?
Углеводы классифицируют:
— по количеству атомов углерода: треозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т.д.;
— по функциональной группе в составе: альдозы, кетозы;
— по строению: моносахариды, дисахариды, олигосахариды, полисахариды;

3. Как опытным путем можно доказать, что в молекуле глюкозы пять гидроксильных групп и одна альдегидная группа?
За счёт наличия альдегидной группы, глюкоза вступает в реакцию серебряного зеркала. С раствором гидроксида меди (II) глюкоза реагирует без нагревания с появлением ярко-синего окрашивания – качественная реакция на многоатомные спирты.

4. Изобразите структурную формулу фруктозы.

5. Даны растворы глюкозы и фруктозы. Как можно определить каждый из растворов? Составьте уравнения соответствующих реакций.
Глюкоза, в отличие от фруктозы. Вступает в реакцию серебряного зеркала:

6. Какие химические свойства для глюкозы и глицерина являются общими и чем эти вещества отличаются друг от друга? Напишите уравнения соответствующих реакций.
Общие.
Являясь многоатомными спиртами, и глицерин и глюкоза, способны вступать в реакции:
а) с карбоновыми кислотами (образуются сложные эфиры);
б) с активными металлами и их оксидами (образуются алкоголяты);
в) с раствором гидроксида меди (II) (дают ярко-синюю окраску).
Различные.
Глюкоза в отличие от глицерина проявляет свойства, характерные альдегидам (реакция серебряного зеркала).

7. Приведите уравнения реакций, в которых глюкоза проявляет: а) восстановительные свойства; б) окислительные свойства.

8. Составьте уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

9. Какова роль глюкозы в живых организмах?
В живых организмах глюкоза выполняет функцию основного источника энергии.

10. Поясните сущность процессов фотосинтеза и дыхания. Напишите уравнения соответствующих реакций.

11. Перечислите известные вам процессы брожения глюкозы и укажите их практическое значение.

12. Какие пентозы вам известны? Изобразите их структурные формулы.

13. Составьте уравнения реакций, при помощи которых сахарозу можно превратить в этанол.

14. Чем отличаются друг от друга процессы получения глюкозы и сахарозы в промышленности?
Получение сахарозы – в основном физический процесс переработки сахарной свеклы или тростника. Глюкозу в промышленности получают химическими методами (гидролиз крахмала и целлюлозы).

15. Объясните сущность процесса образования молекул крахмала из глюкозы.
Процесс получения крахмала заключается в поликонденсации молекул глюкозы. Так как в реакцию могут вступать разные гидроксильные группы молекулы сахара, то конечная молекула имеет разветвленную структуру, что подтверждается данными.

16. Составьте уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

17. Чем отличаются процессы переработки крахмала: а) в патоку; б) в глюкозу; в) в этанол?

18. Объясните процесс образования молекул целлюлозы из молекул глюкозы. Чем отличаются по строению молекулы целлюлозы от молекул крахмала?
Молекулы целлюлозы имеют линейное строение, т. е. упорядоченную структуру. Это достигается при проведении селективной полимеризации молекул глюкозы.

19. Как образуется целлюлоза в природе? Составьте соответствующие уравнения реакций.
В природе целлюлоза получается путём поликонденсации молекул глюкозы. Данный процесс катализирует мультисубъединичный мембранный целлюлозосинтазный комплекс, расположенный на конце удлиняющихся микрофибрилл.

20. Охарактеризуйте процесс выделения целлюлозы из древесины. Какие вещества чаще всего используют для этого?
Наиболее распространенным методом получения целлюлозы является сульфитный. В присутствии гидросульфита кальция измельченную древесину нагревают в автоклавах под давлением 0,5-0,6 МПа и температуре 150 °С. Основная масса примесей в этих условиях разрушается и получается практически чистая целлюлоза.

21. В присутствии концентрированной серной кислоты целлюлоза реагирует с уксусной кислотой. Какие вещества могут при этом образоваться? Составьте уравнения реакций.

22. Из древесины можно получить как метанол, так и этанол. Чем отличаются процессы образования данных спиртов?
При гидролизе содержащейся в древесине целлюлозы получается глюкоза, спиртовое брожение которой дает этанол. При сухой перегонке древесины происходит образование метанола и других побочных продуктов.

23. Охарактеризуйте основные направления химической переработки целлюлозы. Какие основные продукты при этом получают?
Производство волокон (ацетатное, вискозное), пленок, взрывчатых веществ, пластмасс.

24. Какие волокна получают из целлюлозы и чем они отличаются друг от друга?
Ацетатное волокно – пониженная сминаемость, приятны на ощупь, мягки, обладают способностью пропускать ультрафиолетовые лучи.
Вискоза – легко окрашиваются, обладают лучшими по сравнению с синтетическими волокнами гигиеническими качествами, отличаются достаточно высокими прочностными и усталостными характеристиками, относительно дешевы.

Задача 1. В струе кислорода сожгли два образца вещества (н. у.) При сгорании 0,9 г вещества А образовалось 1,32 г оксида углерода (IV)и 0,54 г воды. При сгорании 1,71 г вещества Б выделилось 2,64 г оксида углерода (IV) и 0,99 г воды. Известно, что молярная масса вещества А 180 г/моль, а вещества Б 342 г/моль. Найдите молекулярные формулы этих веществ и назовите их.

Читайте также:  Сахарный завод воронежская область фото

Задача 2. Вычислите какой объем (в л) оксида углерода (IV)образуется при окислении 0,25 моль сахарозы (н. у.).

Задача 3. Из 1 т картофеля, в котором массовая доля крахмала равна 0,2, получили 100 л этанола (ρ = 0,8 г/см3). Сколько это составляет процентов по сравнению с теоретическим выходом?

Источник

Урок химии с ИКТ «Крахмал»

Разделы: Химия

Цели урока:

Тип урока: Изучение нового материала.

Вид урока: Комбинированный урок.

Методы

Оборудование урока: учебник «Органическая химия» под ред. И.И. Новошинского, видеопроектор, интерактивная доска, компьютер, мультимедийная программа, образец крахмала, вода, йод, пробирки, штативы для пробирок.

Ход урока

I. Организационная часть.

II. Проверка домашнего задания.

III. Изучение учебного материала по плану с использованием презентации.

План урока:

1. Строение макромолекул крахмала

(демонстрация слайда «Строение молекулы крахмала»)

Крахмал – это природный полимер, его молекулярная формула (C6 H10O5)п. Исследования показали, что крахмал представляет собой продукт, состоящий из двух полимерных веществ: растворимой в воде амилозы (20%) и нерастворимого в воде амилопектина (80%).

Крахмал образуется в результате фотосинтеза при поглощении энергии солнечного излучения.

Сначала синтезируется глюкоза:

Глюкоза далее превращается в крахмал:

Макромолекулы крахмала различны по размерам и по строению: число звеньев C6H10O5 в составе различно, поэтому неодинакова и их молекулярная масса. Ученым удалось доказать, что макромолекулы крахмала состоят из остатков молекул циклической α – глюкозы.

2. Физические свойства (демонстрация образца крахмала)

Крахмал – белый, нерастворимый в воде порошок, встречается в виде зерен, форма и размеры которых характерны для каждого рода растений. В холодной воде он набухает и образует гель. В горячей воде он образует коллоидный раствор – клейстер. Эти свойства крахмала определяют области его применения (демонстрация слайда «Физические свойства»).

3. Нахождение в природе.

Крахмал – одно из важнейших питательных веществ для человека. Крахмал чрезвычайно распространен в растительном мире. Для различных растений он является запасным питательным материалом и содержится главным образом в плодах, семенах и клубнях. Картофель содержит около 24% крахмала, зерна пшеницы и кукурузы – около 72-75%, риса – около 86% (демонстрация слайда «Нахождение в природе»).

4. Химические свойства.

а) Гидролиз крахмала

б) Качественная реакция крахмала с йодом

(лабораторный опыт или компьютерный эксперимент)

(демонстрация слайда « Химические свойства»).

5. Крахмал как питательное вещество (сообщения учащихся).

Для организма человека крахмал служит основным поставщиком углеводов – одного из важнейших компонентов пищи. Под действием ферментов крахмал гидролизуется до глюкозы, которая окисляется в клетках до углекислого газа и воды с выделением энергии, необходимой для функционирования живого организма. Из продуктов питания наибольшее количество крахмала содержится в хлебе, макаронных и других мучных изделиях, крупах, картофеле.

6. Применение крахмала (сообщения учащихся).

В значительных количествах крахмал перерабатывается на декстрины, патоку и глюкозу, используемые в пищевой промышленности. Из продуктов гидролиза получают пищевой спирт, молочную кислоту и другие ценные продукты. Крахмал используют как клеящее средство, применяют для отделки тканей, в медицине на основе крахмала готовят некоторые мази и присыпки.

IV. Закрепление изученного материала (демонстрация слайда «Вопросы»).

1. Составьте уравнения реакций получения молочной кислоты, исходя из крахмала:

Как называются реакции 1 и 2?

2. Сок зеленого яблока дает реакцию с йодом. Сок спелого яблока восстанавливает аммиачный раствор оксида серебра. Как объяснить эти явления?

3 Проверка знаний по тестам (Приложение 4)

V. Итог урока.

Домашнее задание: гл.6, §30 читать

Библиография использованных ресурсов:

Источник

Крахмал, свойства, получение и применение

Крахмал, свойства, получение и применение.

Крахмал – растительный полисахарид со сложным строением, смесь полисахаридов амилозы и амилопектина, мономером которых является α-глюкоза.

Крахмал, формула, молекула, строение, состав, вещество:

Крахмал – растительный полисахарид со сложным строением, смесь полисахаридов амилозы и амилопектина, мономером которых является α-глюкоза.

Крахмал – смесь макромолекул амилозы и амилопектина, имеющая формулу (C6H10O5)n.

Крахмал – природный углевод, накапливаемый в клетках растений в виде крахмальных зерен и выделяемый из крахмалсодержащего сырья при его переработке.

Таким образом, в состав крахмала входят амилоза и амилопектин. Соотношение амилозы и амилопектина различно в различных крахмалах: амилозы 13-30 %; амилопектина 70-85%. Звенья амилозы и амилопектина соединены между собой в цепочки посредством α-(1→4) гликозидных связей.

Амилопектин – полисахарид, образованный разветвлёнными цепочками остатков α-глюкозы, соединённых α-(1→4) и в точках разветвления цепи α-(1→6) гликозидными связями. Цепочка амилопектина состоит из 6000-40000 структурных единиц (остатков α-глюкозы). Цепочка амилопектина имеет разветвленное строение через каждые 20-25 остатков α-глюкозы, в точках разветвления цепи остатки α-глюкозы связаны между собой α-(1→6) гликозидными связями. Структура амилопектина трехмерна, его ветви расположены по всем направлениям и придают молекуле сферическую форму. Молекулярная масса амилопектина достигает 1 000 000. Амилопектин не растворим в холодной воде, в горячей воде образует студенистую часть клейстера.

Помимо полисахаридов (амилозы и амилопектина) в состав крахмала входят неорганические вещества (остатки фосфорной кислоты), липиды, жирные кислоты.

Аналогичную химическую формулу имеет и гликоген (называемый животным крахмалом). Гликоген – это полисахарид состава (C6H10O5)n, образованный остатками глюкозы, соединёнными α-(1→4) и в местах разветвления – α-(1→6) гликозидными связями. В клетках животных гликоген служит основным запасным углеводом и основной формой хранения глюкозы. Откладывается в виде гранул в цитоплазме клеток (главным образом в клетках печени и мышц). Гликоген отличается от крахмала более разветвлённой и компактной структурой, а также физическими и химическими свойствами.

Читайте также:  Требования к почве для сахарной свеклы

Строение молекулы крахмала, структурная формула крахмала:

По внешнему виду крахмал представляет собой белое аморфное вещество без вкуса и запаха.

Крахмал не растворяется в холодной воде. В горячей воде сначала полностью растворяется амилоза, а амилопектин не растворяется, а разбухает, образуя вязкий коллоидный раствор – крахмальный клейстер. Не растворим в этаноле.

При сжатии порошка крахмала он издаёт характерный скрип, вызванный трением частиц.

Биологическая роль для организма человека крахмала заключается в том, что наряду с сахарозой он служит основным источников углеводов – одного из важнейших компонентов пищи. Крахмал самый распространенный углевод в рационе человека.

Крахмал не имеет температуру плавления. При температуре 410 °C самовозгорается.

Крахмал в природе:

Крахмал является весьма распространённым в природе веществом. Крахмал синтезируется в хлоропластах растений под действием света при фотосинтезе в результате полимеризации глюкозы.

Процесс получения крахмала в клетках растений можно описать следующими химическими уравнениями:

В общем виде это уравнение можно записать как:

Крахмал не синтезируется в организмах животных. Аналогичным энергетическим веществом животных клеток является гликоген.

Физические свойства крахмала:

Наименование параметра: Значение:
Цвет белый
Запах без запаха
Вкус Без вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) твердое аморфное вещество
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см 3 1,5
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м 3 1500
Пищевая ценность картофельного крахмала, ккал 313
Пищевая ценность кукурузного крахмала, ккал 343
Температура самовоспламенения, °C 410
Молярная масса крахмала, г/моль 162,141 × n

Химический состав крахмала:

Название вещества Картофельный крахмал Кукурузный крахмал
Белки, г 6,90 0,26
Жиры, г 0,34 0,05
Углеводы, г 83,10 91,27
Вода, г 6,52 8,32
Зола, г 3,14 0,09

В кукурузном крахмале присутствуют витамин B4, а также макро- и микроэлементы: кальций, железо, магний, фосфор, калий, натрий, цинк, медь, марганец, селен.

Химические свойства крахмала. Химические реакции (уравнения) крахмала:

Основные химические реакции крахмала следующие:

Важнейшее свойство крахмала – способность подвергаться гидролизу под действием ферментов или при нагревании с кислотами.

Аналогичная реакция происходит во рту, желудке и кишечнике у живых организмов при попадании в него крахмала. В желудке и кишечнике крахмал под действием ферментов окончательно гидролизуется на глюкозу.

В результате реакции крахмала с раствором йода образуется комплексное соединение включения. Происходит окрашивание крахмала в синий цвет. При нагревании окрашивание исчезает (комплексное соединение амилозы и амилопектина разрушается), при охлаждении появляется вновь.

В соединении включения частицы одного вещества («молекулы-гости») внедряются в кристаллическую структуру «молекул-хозяев». В роли «молекул-хозяев» выступают молекулы амилозы и амилопектина, а «гостями» являются молекулы йода.

При нагревании с аммиачным раствором оксида серебра крахмал не дает реакцию «серебряного зеркала». Кроме того, при нагревании с гидроксидом меди (II) крахмал не образует красного оксида меди (I).

Реакция «серебряного зеркала» и реакция с гидроксидом меди (II) с образованием красного оксида меди (I) характерны для лактозы и мальтозы. Поэтому крахмал еще именуют невосстанавливающим полисахаридом, т.к. он не восстанавливает Ag2O и Cu(OH)2.

Получение и производство крахмала:

Производство кукурузного крахмала:

Кукурузный крахмал получают путем обработки кукурузных зерен. После предварительной очистки кукурузные зёрна замачивают в серной кислоте, благодаря чему связывающий белок и другие вещества растворяется. Размякшие зёрна дробят и получают “крахмальное молоко” (крахмальную суспензию). Затем производят отделение крахмала от белка, не растворившегося в серной кислоте, отстаиванием или с помощью центрифуги. На следующем этапе отделившийся крахмал тщательно промывают и высушивают.

Производство картофельного крахмала:

Клубни картофеля предварительно моют и измельчают на терочных машинах до состояния кашки. Из полученной кашки на центрифугах отделяют клеточный сок и получают “крахмальное молоко”. “Крахмальное молоко” рафинируют и промывают водой. Образуется сгущенная суспензия крахмала, из которой затем осаждают крахмал. На следующем этапе отделившийся крахмал тщательно промывают, отстаивают и высушивают.

Применение крахмала:

– в качестве продукта питания как наиболее распространённый источник углеводов в рационе человека, а также для загущения многих пищевых продуктов и приготовления киселей, заправок, соусов и пр.,

– в пищевой промышленности – для получения глюкозы, патоки, этанола,

– в бумажной промышленности – в качестве наполнителя,

– в фармацевтической промышленности – в качестве наполнителя лекарственных препаратов,

– в быту – для накрахмаливания предметов одежды : воротников, халатов и пр.,

– в быту – для приклеивания обоев (крахмальный клейстер).

Источник

Химия. 10 класс

Конспект урока

Урок № 11. Полисахариды. Крахмал. Целлюлоза

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён полисахаридам, их строению, свойствам, знакомству с самыми распространёнными полисахаридами: крахмалом и целлюлозой, их структурой, свойствами, нахождением в природе и ролью в жизни человека.

Полисахариды – это высокомолекулярные углеводы, состоящие из большого числа молекул моносахаридов.

Реакция поликонденсации – процесс образования макромолекул, в котором выделяется низкомолекулярный побочный продукт.

Крахмал – продукт поликонденсации молекул альфа-глюкозы.

Целлюлоза – продукт поликонденсации молекул бета-глюкозы.

Реакция этерификации – процесс взаимодействия органического соединения, содержащего спиртовые функциональные группы, с кислотой, в результате которого образуется сложный эфир и вода.

Читайте также:  Сахарный диабет лечение в костроме

Амилоза – линейные макромолекулы, состоящие из остатков альфа-глюкозы, входят в состав крахмала.

Амилопектин – разветвлённые макромолекулы, состоящие из остатков альфа-глюкозы, входят в состав крахмала.

Ацетатное волокно – искусственное волокно, получаемое на основе триацетата целлюлозы.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Полисахариды – это высокомолекулярные углеводы, состоящие из большого числа молекул моносахаридов.

Картофельный и кукурузный крахмал, гликоген, целлюлоза, входящая в состав древесины и хлопка, хитин, из которого построены панцири насекомых – это всё полисахариды.

Образование молекул полисахаридов

Крахмал состоит из макромолекул, которые образованы большим количеством молекул альфа-глюкозы.

При соединении двух молекул альфа-глюкозы образуется побочный продукт – молекула воды.

Реакция образования макромолекул, в которой выделяется низкомолекулярный побочный продукт, называется реакцией поликонденсации.

В результате реакции поликонденсации из молекул альфа-глюкозы: могут образовываться линейные макромолекулы.

Линейная макромолекула, образованная из молекул альфа-глюкозы, называется амилоза.

В результате поликонденсации молекул альфа-глюкозы могут образовываться и разветвленные макромолекулы, которые называются амилопектин.

Смесь амилозы и амилопектина называется крахмалом.

Макромолекулы целлюлозы образуются из молекул бета-глюкозы.

Образование целлюлозы также происходит в результате реакции поликонденсации. При этом образуется побочный низкомолекулярный продукт – вода.

Цепь молекулы целлюлозы образуется в результате последовательного присоединения всё новых и новых молекул бета-глюкозы.

Макромолекулы целлюлозы, в отличие от крахмала, имеют линейное строение.

Физические и химические свойства крахмала и целлюлозы

Крахмал – белый аморфный порошок без вкуса и запаха. Крахмал не растворяется в холодной воде, а в горячей воде набухает и образует клейстер.

Целлюлоза – белое твёрдое нерастворимое в воде вещество без вкуса и запаха.

При добавлении в качестве катализатора небольшого количества кислоты в раствор крахмала происходит его гидролиз. Макромолекулы распадаются на молекулы меньших размеров (декстрин, мальтоза), конечным продуктом реакции гидролиза является альфа-глюкоза.

Механизм реакции следующий: положительно заряженный ион водорода притягивается к кислородному мостику между двумя остатками альфа-глюкозы, соединяется с атомом кислорода. В результате связь разрывается. На атоме углерода второго фрагмента молекулы крахмала образуется положительный заряд, который притягивает к себе молекулу воды. Кислород в молекуле воды присоединяется к атому углерода, а один из ионов водорода отрывается от молекулы воды. В результате образуются молекулы декстрина, которые по такому же механизму гидролизуются с образованием молекул мальтозы. Конечным продуктом гидролиза крахмала являются молекулы альфа-глюкозы.

Если к раствору крахмала добавить каплю раствора йода, появляется синяя окраска. Это качественная реакция на крахмал.

При действии на целлюлозу уксусной кислоты образуются ацетатные эфиры целлюлозы.

Нахождение крахмала и целлюлозы в природе

Крахмал и целлюлоза широко распространены в природе.

Крахмал входит в состав многих растений. В пшенице содержание крахмала составляет 64 %, в рисе – 75 %, в кукурузе – 70 % и в картофеле – 24 %.

Целлюлоза – основной материал клеток растений, она придает прочность стеблям и веткам. Больше всего – 98 % целлюлозы в хлопковом волокне, до 85 % её содержится в льняном волокне. Древесина содержит до 50 % целлюлозы, а в соломе её 30 %.

Роль крахмала и целлюлозы в жизни человека

Полисахариды играют важную роль в жизни человека. Во-первых, полисахариды – это источник углеводов. Из полисахаридов делают бумагу, синтетические волокна и ткани (вискозный, ацетатный, медно-аммиачный шёлк, искусственный мех), фото- и киноплёнку, и даже взрывчатые вещества (бездымный порох).

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Решение задачи на расчёт количества готового продукта, изготовленного из полисахаридов.

Шаг первый: вычислить массу данного в условии объёма древесины:

Шаг второй: вычислить массу целлюлозы, содержащуюся в 200000 кг древесины:

200000·0,52 = 104000 кг.

Шаг третий: из пропорции найти массу бумаги, которую можно получить из 104000 кг древесины.

; кг = 69,3 т.

2. Решение задач на нахождение выхода продукта реакции.

Условие задачи: Вычислите выход глюкозы, если из хлопка массой 150 кг получили 110 кг этого моносахарида. Массовая доля целлюлозы в хлопке составляет 95%. Ответ выразите в процентах, запишите в виде целого числа.

Шаг первый: вычислить содержание целлюлозы в 150 кг хлопка.

Шаг второй: записать уравнение реакции гидролиза целлюлозы с образованием глюкозы:

6Н10О5)п + пН2О пС6Н12О6.

Шаг третий: вычислить молярные массы целлюлозы и глюкозы:

Шаг четвёртый: с помощью пропорции найти теоретически возможное количество глюкозы, которое может быть получено по этой реакции:

; кг.

Шаг пятый: найти выход глюкозы как отношение практически полученного количества глюкозы к теоретически возможному, выраженное в процентах:

%.

Так как в ответе требуется записать целое число, то округляем до 70%.

Источник

Правильные рекомендации