Неділя, 29.03.2020, 11:09
Вітаю Вас Гість | RSS

Сайт учителя хімії

Меню
Фотощоденник
Опитування
Оцініть мій сайт
Всього відповідей: 510

Крохмаль і целюлоза

Фізичні властивості крохмалю і целюлози

 

Крохмаль — це аморфний порошок з характерним хрускотом (картопляного крохмалю), нерозчинний у воді у звичайних умовах. При потраплянні в гарячу воду зерна крохмалю сильно набухають, їхні оболонки розриваються, утворюється колоїдний розчин.

Целюлоза являє собою волокнисту речовину білого кольору, не розчинну у воді. На відміну від крохмалю, целюлоза зовсім не взаємодіє з водою навіть йри кип’ятінні. Чиста целюлоза в нашому житті зустрічається у вигляді вати.

 

Будова молекул крохмалю і целюлози

 

Найпростіша формула крохмалю (і целюлози) — (С6Н10О5)n. У цій формулі значення n — від кількох сотень до кількох тисяч. Отже, крохмаль — це природний полімер, що складається з багаторазово повторюваних структурних ланок С6Н10О5. Він складається з молекул двох типів. Із цієї причини крохмаль навіть вважають сумішшю двох речовин — амілози та амілопектину. Амілоза (її в крохмалі 20%) має лінійні молекули й більш розчинна. Молекули амілопектину (його 80%) розгалужені, і він менш розчинний у воді. Ці молекули відрізняються й за відносною молекулярною масою: для лінійних молекул (амілози) вона сягає близько сотень тисяч, для розгалужених молекул (амілопектину) — кількох мільйонів.

Найпростіша й молекулярна формули целюлози аналогічні до формул крохмалю. Очевидно, що при однаковому складі ці речовини істотно відрізняються за властивостями. Порівняно із крохмалем у целюлози більш висока відносна молекулярна маса. Причина міцності й нерозчинності целюлози полягає в тому, що вона має просторову тривимірну структуру. Однак целюлоза не має не тільки тривимірної, але й розгалуженої структури. Але в цьому й полягає причина міцності молекул целюлози, тому що вони мають лінійну структуру, і окремі макромолекули розташовані упорядковано щільно одна до одної. Унаслідок цього значно зростає сила міжмолекулярної взаємодії між окремими макромолекулами. Між упорядковано розташованими макромолекулами целюлози встановлюються численні водневі зв’язки: атоми Оксигену гідроксильних груп однієї молекули електростатично взаємодіють із атомами Гідрогену гідроксильних груп іншої молекули. Із цієї ж причини целюлоза утворює міцні волокна, що не характерно для крохмалю. Тим часом у крохмалі більшість молекул має розгалужену будову, тому можливостей для. встановлення водневих зв’язків менше.

Молекули крохмалю складаються із залишків α-глюкози, а целюлози — із залишків молекул β-глюкози, У цьому також полягає причина відмінностей хімічних властивостей крохмалю та целюлози:

 

Крохмаль

 

Целюлоза

 

Хімічні властивості крохмалю й целюлози

 

1. Комплексоутворення крохмалю з йодом.

Властивість крохмалю утворювати сине забарвлення з йодом використовують як якісну реакцію для виявлення крохмалю. З йодом реагує здебільшого амілоза, утворюючи забарвлену сполуку. Молекула амілози у вигляді спіралі оточує молекули йоду, при цьому навколо кожної молекули йоду виявляється шість глюкозних залишків. Нагрівання руйнує такий комплекс, і забарвлення зникає.

 

 

2. Гідроліз.

Для сахарози була характерною реакція гідролізу. Така сама властивість притаманна й крохмалю. При тривалому кип’ятінні крохмалю в присутності кислоти (найчастіше сульфатної) молекули піддаються гідролізу. Причому кінцевим продуктом гідролізу є тільки α-глюкоза. Однак процес гідролізу відбувається ступінчасто з утворенням проміжних продуктів гідролізу. Ступінчастий процес гідролізу може бути виражений наступною схемою:

Аналогічну властивість має й целюлоза. Однак гідроліз целюлози проходить у більш жорстких умовах, і кінцевим продуктом гідролізу є β-глюкоза.

Проміжні продукти гідролізу целюлози не становлять особливого інтересу, тому їх можна не зазначати й рівняння реакції складати в сумарному вигляді:

3. Термічне розкладання.

При нагріванні деревини до високої температури без доступу повітря виділяється досить велика кількість продуктів. Окрім вуглецю й води, утворюються рідкі продукти, зокрема й метиловий спирт (який саме тому й називають деревним спиртом), ацетон, оцтова кислота.

4. Естерифікацїя.

Оскільки залишки глюкози, що входять до складу целюлози, зберігають гідроксильні групи, то вона здатна вступати в реакцію естерифікації з кислотами.

У кожній ланці целюлози містяться три гідроксильні групи. Усі вони можуть вступати в реакції утворення естеріз. У звичайній формулі целюлози ці гідроксильні групи виділяють так:

Найбільше значення мають естери целюлози з нітратною кислотою (нітроцелюлоза) та оцтовою кислотою (ацетилцелюлоза).

 

Застосування крохмалю

 

Крохмаль — це основний вуглевод нашої їжі; безпосередньо він, подібно до жирів, організмом не засвоюється. Гідроліз крохмалю під дією ферментів починається в роті при пережовуванні їжі, продовжується в шлунку та кишечнику. Утворена в результаті гідролізу глюкоза всмоктується в кров і надходить у печінку, а звідти — в усі тканини організму. Надлишок глюкози відкладається в печінці у вигляді високомолекулярного вуглеводу глікогену, який знову гідролізується до глюкози в міру витрачання її в клітинах організму.

Для добування глюкози крохмаль нагрівають із розведеною сульфатною кислотою впродовж кількох годин. Коли процес гідролізу закінчиться, кислоту нейтралізують крейдою, утворений осад кальцій сульфату відфільтровують і розчин упарюють. При охолодженні з розчину кристалізується глюкоза.

Якщо процес гідролізу не доводити до кінця, то в результаті утворюється густа солодка маса — суміш декстринів та глюкози — патока.

Декстрини, добуті з крохмалю, використовують як клей. Крохмаль застосовують для накрохмалювання білизни: під дією нагрівання гарячою праскою він перетворюється в декстрини, які склеюють волокна тканини й утворюють щільну плівку, що охороняє тканину від швидкого забруднення. Крім того, це полегшує наступне прання, оскільки часточки бруду, зв’язані з декстринами, значно легше змиваються водою.

Крохмаль використовують для виробництва етилового спирту. Під час цього процесу його спочатку гідролізують під дією ферменту, який міститься в солоді, а потім продукт гідролізу зброджують у присутності дріжджів у спирт.

Етиловий спирт, який використовують для промислових потреб (синтез каучуку), добувають синтетичним шляхом з етилену та гідролізом целюлози.

 

Застосування целюлози

 

Завдяки своїй механічній міцності целюлоза в складі деревини використовується в будівництві, з неї виготовляють усілякі столярні вироби. У вигляді волокнистих матеріалів (бавовни, льону, коноплі) її використовують для виготовлення ниток, тканин, канатів. Виділена з деревини (звільнена від супутніх речовин), целюлоза йде на виготовлення паперу.

Естери целюлози використовують для виготовлення нітролаків, кіноплівки, медичного колодію, штучного волокна та вибухових речовин.



 
Вхід на сайт
Пошук
Наші друзі











Освіта в Українi