Крахмал: нахождение в природе, практическое значение, гидролиз крахмала

План ответа:

1. Строение молекулы.
2. Нахождение в природе.
3. Получение.
4. Физические свойства.
5. Химические свойства.
6. Применение.

Строение молекулы

       Экстремально доказано, что химическая формула крахмала(C₆H₁₀O₅) n, где n достигает нескольких тысяч.

Крахмал является природным полимером молекулы, которого состоят из отдельных звеньев C₆H₁₀O₅. Так как при гидролизе крахмала образуется только глюкоза, то можно сделать вывод, что эти звенья являются остатками молекул глюкозы.

Ученым удалось доказать, что макромолекулы крахмала состоят из остатков молекул циклической α-глюкозы. Кроме того, установлено, что крахмал состоит не только из линейных молекул, но из молекул разветвленной структуры. Этим объясняется зернистое строение крахмала. С реакциями полимеризации мы уже ознакомились при изучении химических свойств этилена. При образовании молекул крахмала из молекул глюкозы тоже образуются молекулы высокомолекулярного вещества, но в отличие от реакции полимеризации в этом процессе отщепляется низко молекулярное вещество-вода. Такие реакции относятся к реакциям поликонденсации.

Реакциями поликонденсации называются такие реакции, в результате которых из низкомолекулярных веществ образуется высокомолекулярные, причем этот процесс сопровождается выделением побочного продукта (воды, аммиака, хлороводорода и др.)

Нахождение в природе

Клубни картофеля – 20%, зерна пшеницы и кукурузы – 70%, рис – 80% и др.

Получение

Крахмал получают чаще всего из картофеля. Для этого картофель измельчают, промывают водой и перекачивают в большие сосуды, где происходит отстаивание. Полученный крахмал еще раз промывают водой, отстаивают и сушат в струе теплого воздуха.

       Физические свойства

Крахмал – белый порошок, не растворимый в холодной воде. В горячей воде он набухает и образует клейстер.

Химические свойства

 Характерной реакцией крахмала является его взаимодействие с йодом. Если к охлажденному крахмалу клейстеру добавить раствор йода, то появляется синее окрашивание. При нагревании клейстера оно исчезает, а при охлаждении появляется вновь.

 Этим свойством пользуются при определении крахмала в пищевых продуктах. Так, например, если каплю йода поместить на срез картофеля или ломтик белого хлеба, то появится синее окрашивание.

Крахмал сравнительно легко подвергается гидролизу: 

(C₆H₁₀O₅)n+nH₂O→ nC₆H₁₂O₆

В зависимости от условий гидролиз крахмала может протекать ступенчато, с образованием различных промежуточных продуктов: (C₆H₁₀O₅)n → (C₆H₁₀O₅)m→хC₁₂H₂₂O₁₁ →  nC₆H₁₂O₆

Происходит постепенное расщепление макромолекул.

Применение

Крахмал является ценным питательным продуктом. Чтобы облегчить его усвоение, содержащие крахмал продукты подвергаются действию высокой температуры, т.е. картофель варят, хлеб пекут. В этих условиях происходит частичный гидролиз крахмала и образуется декстрины, растворимые в воде. Декстрины в пищеварительном тракте подвергаются дальнейшему гидролизу до глюкозы, которая усваивается организмом. Избыток глюкозы превращается в гликоген (животный крахмал). Состав гликогена такой же, как у крахмала, - (C₆H₁₀O₅)n, но его молекулы более разветвленные. Особенно много гликогена содержится в печени (до 10 %). В организме гликоген является резервным веществом, которое превращается в глюкозу по мере ее расходования в клетках. В промышленности крахмал путем гидролиза превращают в патоку и глюкозу. Для этого его нагревают с разбавленной серной кислотой, избыток которой затем нейтрализуют мелом. Образовавшийся осадок сульфата кальция отфильтровывают, раствор упаривают и выделяют глюкозу, если гидролиз крахмала не доводится до конца, то образуется смесь декстринов с глюкозой – патока, которую применяют в кондитерской промышленности. Получаемые из крахмала декстрины используются в качестве клея, для загустения красок при нанесении рисунков на ткань. Крахмал применяется для накрахмаливания белья. Под горячим утюгом происходит частичный гидролиз крахмала и превращение его в декстрины. Последние образуют на ткани плотную пленку, которая придает блеск ткани и предохраняет ее от загрязнения.

Аминокислоты их состав и химические свойства: взаимодействие с соляной кислотой, щелочами, друг с другом. Биологическая роль аминокислот и их применение.

План ответа:

1. Определение.
2. Гомологический ряд.
3. Изомерия и номенклатура.
4. Химические свойства.
5. Физические свойства
6. Получение.
7. Значение.

 Аминокислоты – это азотсодержащие органические вещества, в молекулах которых содержится аминогруппы – NH₂, и карбоксильные группы – СООН.

Гомологический ряд

NH₂ -СН₂-СООН амин оэтановая или амино уксусная кислота.

NH₂ -СН₂-СН₂-СООН  3- амино прпановая или амино пропионовая кислота и т.д.

     Изомерия и номенклатура

4 3     2     1 

СН₃-СН₂-СН-СООН 2 - амино бутановая кислота

             |

            NH₂

            СН₃

4 3     2|     1 

СН₃-СН₂-СН-СООН 2 - амино-2-метил бутановая кислота

             |

             NH₂

        β α

    СН₃-СН-СООН α-аминопропионовая кислота (α-аланин)

             |

            NH₂

Химические свойства

В молекулах аминокислот содержатся карбоксильные группы, имеющие кислотные свойства и аминогруппы, обладающие основными свойствами, т.е. аминокислоты – амфотерны.

1. Взаимодействуют с кислотами.

        NH₂-СН₂-СООН + HCl →Cl^-NH₃⁺-СН₂-СООН

                                                        соль

1. Взаимодействуют с основаниями.

    NH₂-СН₂-СООН + NaOH →NH₂-СН₂-СООNa + H₂O 

                                                      аминоацетат натрия

1. Взаимодействуют друг с другом, образуя белки.

                                                                                   О H

                                                                                    || |

NH₂-СН₂-СО ОН + NH₂ -СН₂-СООН →NH₂-СН₂ -С-N- СН₂-СООН +НОН   

                                                                                   пептидная или амидная группа.

1. Может происходить взаимодействие между частями молекулы.

NH₂-СН₂-СООН→NH₃⁺-СН₂-СОО^- биполярный ион.

Физические свойства

Аминокислоты – бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, многие сладковаты на вкус.

Получение.

1. Гидролиз белков.
2. Из галогенпроизводных карбоновых кислот.

  ClCH₂-COOH + NH₃ →NH₂-СН₂-СООН + HCl

  монохлоруксусная кислота.

Значение.

Аминокислоты необходимые для построения белков организма, человек и животные получают из пищи.

Аминокислоты применяют как лечебное средство и  для производства синтетических волокон (капрона).