|
|
|
Учебник для 10 класса ХИМИЯ
§ 15. Дисахариды и полисахаридыНаряду с моносахаридами в природе широко распространены и дисахариды. Это всем хорошо известная сахароза (тростниковый или свекловичный сахар), лактоза (молочный сахар), мальтоза (солодовый сахар). Термин «дисахарид» красноречиво говорит о том, что в молекулах этих органических соединений между собой связаны два остатка моносахаридов, которые можно получить гидролизом (разложением водой) молекулы дисахарида.
При образовании молекулы дисахарида происходит отщепление одной молекулы воды:
поэтому молекулярная формула дисахаридов С12Н22О11. Как вы уже знаете, образование наиболее известного дисахарида сахарозы происходит в клетках растений под действием ферментов. Однако химики научились осуществлять многие реакции, которые являются частью процессов, происходящих в живой природе. В 1953 г, французским химиком Р. Лемье впервые в лабораторных условиях был осуществлен синтез сахарозы, который современники назвали «покорением Эвереста органической химии». В промышленности сахарозу получают из сока сахарного тростника (содержание 14—16%), сахарной свеклы (16—21%) и некоторых других растений, например канадского клена, земляной груши (рис. 70).
Рис. 70. Не только сладкоежки, но и любой из вас знает, что сахароза представляет собой кристаллическое хорошо растворимое в воде вещество и имеет сладкий вкус. Тростниковый сахар был известен людям достаточно давно. Родиной сахарного тростника считается Индия. В соке этого растения содержится углевод сахароза, который мы привычно называем сахаром. Белые твердые куски, похожие на камни, использовали не только для придания сладкого вкуса пище, но и как лекарственное средство. В XII в. сахарный тростник стали возделывать на Сицилии, а в XVI в. он был завезен на Кубу и другие острова Карибского моря. «Главной сладостью» в европейских государствах с давних времен был мед и продукты на его основе. На первых порах сахар был заморской диковинкой и непозволительной роскошью. Потребность в новом продукте резко возросла, когда в европейских странах в моду вошли чай и кофе. Естественно стали предприниматься многочисленные попытки получения сахара из растений, произрастающих в более холодных климатических условиях Европы. Таким растением оказалась сахарная свекла. Производство сахара из свеклы связано с именем А. Маргграфа, немецкого химика и металлурга. А. Маргграф был одним из первых исследователей, который применил в химических исследованиях микроскоп, с помощью которого и обнаружил в 1747 г. кристаллы сахара в свекольном соке. Из молока млекопитающих еще в XVII в. был получен кристаллический молочный сахар (лактоза). Лактоза менее сладкий дисахарид, чем сахароза. А теперь познакомимся с углеводами более сложного строения — полисахаридами. Термин «полисахариды» логично приводит нас к выводу о том, что в молекулах этих углеводов между собой связано множество остатков моносахаридов, в первую очередь глюкозы.
Общая схема гидролиза полисахаридов упрощенно может быть представлена так:
Сравним строение и свойства двух важнейших представителей полисахаридов — крахмала и целлюлозы. Структурным звеном полимерных цепей этих полисахаридов, формула которых (С6Н10О5)л, являются остатки глюкозы. Чтобы записать состав структурного звена (С6Н10О5), необходимо из формулы глюкозы отнять молекулу воды. Крахмал и целлюлоза имеют растительное происхождение и образуются из молекул глюкозы в результате реакции поликонденсации. Для полисахаридов уравнение реакции поликонденсации и обратного ей процесса гидролиза условно можно записать так:
Степень полимеризации макромолекул крахмала (число структурных звеньев в макромолекуле полимера, обозначаемое индексом n в формуле вещества) меньше, чем у целлюлозы. Молекулы крахмала имеют как линейное, так и разветвленное строение, а целлюлозы — только линейное строение. В отличие от целлюлозы, крахмал дает синее окрашивание при взаимодействии с иодом (рис. 71). Это качественная реакция на крахмал.
Рис. 71. Различны и функции этих полисахаридов в растительной клетке. Крахмал играет роль запасного питательного вещества, а целлюлоза — структурную, строительную. Из целлюлозы построены стенки растительных клеток.
Рис. 72. Различно также использование целлюлозы (рис. 72) и крахмала (рис. 73) в промышленности. Образующуюся в результате гидролиза крахмала глюкозу применяют для производства медицинского и пищевого этилового спирта, используемого для приготовления ликероводочных изделий и лекарств. Этиловый спирт, полученный из целлюлозы, называют техническим и используют, например, как растворитель при производстве лакокрасочных материалов или для получения синтетических каучуков.
Рис. 73. Технический спирт не предназначен для питья, он опасен для здоровья. Для того чтобы любители спиртного поостереглись применять его вовнутрь, в такой спирт добавляют специальные предупреждающие цветом и запахом добавки. Такой «помеченный» спирт называют денатуратом. Ежегодно от отравления фальшивой водкой, изготовленной с использованием технического спирта, в стране гибнет 50 ООО человек. Новые слова и понятия
Вопросы и задания
|
|
|