Физические и химические свойства сахарозы. Что такое сахароза: свойства и правила употребления
Сахароза C 12 H 22 O 11 , или свекловичный сахар , тростниковый сахар , в быту просто сахар - дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов - α-глюкозы и β-фруктозы.
Химические свойства сахарозы
Важное химическое свойство сахарозы – способность подвергаться гидролизу (при нагревании в присутствии ионов водорода).
Поскольку связь между остатками моносахаридов в сахарозе образована за счёт обоих гликозидных гидроксилов, она не обладает восстановительными свойствами и не даёт реакции «серебряного зеркала». У сахарозы сохраняются свойства многоатомных спиртов: она образует растворимые в воде сахараты с гидроксидами металлов, в частности, с гидроксидом кальция. Эта реакция используется для выделения и очистки сахарозы на сахарных заводах, о чём мы будем говорить чуть позже.
При нагревании водного раствора сахарозы в присутствии сильных кислот или под действием фермента инвертазы происходит гидролиз этого дисахарида с образованием смеси равных количеств глюкозы и фруктозы. Эта реакция обратна процессу образования сахарозы из моносахаридов:
Полученная смесь называется инвертным сахаром и используется для производства карамели, подслащивания пищевых продуктов, для предотвращения кристаллизации сахарозы, получения искусственного мёда, производства многоатомных спиртов.
Отношение к гидролизу
Гидролиз сахарозы легко проследить с помощью поляриметра, так как раствор сахарозы имеет правое вращение, а образующаяся смесь D- глюкозы и D- фруктозы имеет левое вращение, благодаря превалирующему значению левого вращения D-фруктозы. Следовательно, по мере гидролиза сахарозы величина угла правого вращения постепенно уменьшается, проходит через нулевое значение, и в конце гидролиза раствор, содержащий равные количества глюкозы и фруктозы, приобретает устойчивое левое вращение. В связи с этим гидролизованную сахарозу (смесь глюкозы и фруктозы) называют инвертным сахаром, а сам процесс гидролиза – инверсией (от лат. inversia – переворачивание, перестановка).
Структура мальтозы и целобиозы. Отношение к гидролизу
Мальтоза и крахмал. Состав, строение и свойства. Отношение к гидролизу
Мальтоза легко растворима в воде, имеет сладкий вкус. Молекулярная масса мальтозы - 342,32. Температура плавления мальтозы - 108 (безводная).
Химические свойства
Мальтоза является восстанавливающим сахаром, так как имеет незамещённую полуацетальную гидроксильную группу.
При кипячении мальтозы с разбавленной кислотой и при действии фермента мальтоза гидролизуется (образуются две молекулы глюкозы C 6 H 12 O 6).
Крахма́л (C 6 H 10 O 5) n полисахариды амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Крахмал, синтезируемый разными растениями в хлоропластах, под действием света прифотосинтезе, несколько различается по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам.
1. Она представляет собой бесцветные кристаллы сладкого вкуса, хорошо растворима в воде.
2. Температура плавления сахарозы 160 °C.
3. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса – карамель.
4. Содержится во многих растениях: в соке березы, клена, в моркови, дыне, а также в сахарной свекле и сахарном тростнике.
Строение и химические свойства.
1. Молекулярная формула сахарозы – С 12 Н 22 О 11 .
2. Сахароза имеет более сложное строение, чем глюкоза.
3. Наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы легко подтверждается реакцией с гидроксидами металлов.
Если раствор сахарозы прилить к гидроксиду меди (II), образуется ярко-синий раствор сахарата меди.
4. Альдегидной группы в сахарозе нет: при нагревании с аммиачным раствором оксида серебра (I) она не дает «серебряного зеркала», при нагревании с гидроксидом меди (II) не образует красного оксида меди (I).
5. Сахароза, в отличие от глюкозы, не является альдегидом.
6. Сахароза является важнейшим из дисахаридов.
7. Она получается из сахарной свеклы (в ней содержится до 28 % сахарозы от сухого вещества) или из сахарного тростника.
Реакция сахарозы с водой.
Если прокипятить раствор сахарозы с несколькими каплями соляной или серной кислоты и нейтрализовать кислоту щелочью, а после этого нагреть раствор с гидроксидом меди (II), выпадает красный осадок.
При кипячении раствора сахарозы появляются молекулы с альдегидными группами, которые и восстанавливают гидроксид меди (II) до оксида меди (I). Эта реакция показывает, что сахароза при каталитическом действии кислоты подвергается гидролизу, в результате чего образуются глюкоза и фруктоза:
С 12 Н 22 О 11 + Н 2 О → С 6 Н 12 O 6 + С 6 Н 12 O 6 .
6. Молекула сахарозы состоит из соединенных друг с другом остатков глюкозы и фруктозы.
Из числа изомеров сахарозы, имеющих молекулярную формулу С 12 Н 22 О 11 , можно выделить мальтозу и лактозу.
Особенности мальтозы:
1) мальтоза получается из крахмала под действием солода;
2) она называется еще солодовым сахаром;
3) при гидролизе она образует глюкозу:
С 12 Н 22 О 11 (мальтоза) + Н 2 О → 2С 6 Н 12 O 6 (глюкоза).
Особенности лактозы: 1) лактоза (молочный сахар) содержится в молоке; 2) она обладает высокой питательностью; 3) при гидролизе лактоза разлагается на глюкозу и галактозу – изомер глюкозы и фруктозы, что является важной особенностью.
66. Крахмал и его строение
Физические свойства и нахождение в природе.
1. Крахмал представляет собой белый порошок, не растворимый в воде.
2. В горячей воде он набухает и образует коллоидный раствор – клейстер.
3. Являясь продуктом усвоения оксида углерода (IV) зелеными (содержащими хлорофилл) клетками растений, крахмал распространен в растительном мире.
4. Клубни картофеля содержат около 20 % крахмала, зерна пшеницы и кукурузы – около 70 %, риса – около 80 %.
5. Крахмал – одно из важнейших питательных веществ для человека.
Строение крахмала.
1. Крахмал (С 6 H 10 O 5) n – природный полимер.
2. Образуется он в результате фотосинтетической деятельности растений при поглощении энергии солнечного излучения.
3. Сначала из углекислого газа и воды в результате ряда процессов синтезируется глюкоза, что в общем виде может быть выражено уравнением: 6СO 2 + 6Н 2 О = С 6 Н 12 O 6 + 6O 2 .
5. Макромолекулы крахмала неодинаковы по размерам: а) в них входит разное число звеньев С 6 H 10 O 5 – от нескольких сотен до нескольких тысяч, при этом неодинакова и их молекулярная масса; б) различаются они и по строению: наряду с линейными молекулами с молекулярной массой в несколько сотен тысяч имеются молекулы разветвленного строения, молекулярная масса которых достигает нескольких миллионов.
Химические свойства крахмала.
1. Одно из свойств крахмала – это способность давать синюю окраску при взаимодействии с йодом. Эту окраску легко наблюдать, если поместить каплю раствора йода на срез картофеля или ломтик белого хлеба и нагреть крахмальный клейстер с гидроксидом меди (II), будет видно образование оксида меди (I).
2. Если прокипятить крахмальный клейстер с небольшим количеством серной кислоты, нейтрализовать раствор и провести реакцию с гидроксидом меди (II), образуется характерный осадок оксида меди (I). То есть при нагревании с водой в присутствии кислоты крахмал подвергается гидролизу, при этом образуется вещество, восстанавливающее гидроксид меди (II) в оксид меди (I).
3. Процесс расщепления макромолекул крахмала водой идет постепенно. Сначала образуются промежуточные продукты с меньшей молекулярной массой, чем у крахмала, – декстрины, затем изомер сахарозы – мальтоза, конечным продуктом гидролиза является глюкоза.
4. Реакцию превращения крахмала в глюкозу при каталитическом действии серной кислоты открыл в 1811 г. русский ученый К. Кирхгоф. Разработанный им способ получения глюкозы используется и в настоящее время.
5. Макромолекулы крахмала состоят из остатков молекул циклической L-глюкозы.
Существует разные типы сахара. Самый простой тип - это моносахариды, в состав которых входят , и галактоза. Столовый или гранулированный сахар, обычно используемый в еде, - это дисахарид . Другие дисахариды - это мальтоза и лактоза.
Виды сахара с участием длинных цепочек молекул называются олигосахариды.
Большинство соединений такого типа выражаются через формулу CnH2nOn. (n - это число, которое может варьироваться от 3 до 7). Формула глюкозы - C6H12O6.
Некоторые моносахариды могут формировать связи с другими моносахаридами, образуя дисахариды (сахароза) и полисахариды (крахмал). При употреблении сахара в пищу энзимы расщепляют эти связи, переваривается. После переваривания и поглощения кровью и тканями моносахариды превращаются в , и галактозу.
Моносахариды пентоза и гексоза образуют кольцевую структуру.
Основные моносахариды
К основным моносахаридам относятся глюкоза, фруктоза и галактоза. У них пять гидроксильных групп (-OH) и одна карбонильная группа (C=0).
Глюкоза, декстроза или виноградный сахар встречается во фруктах и растительных соках. Она является первичным продуктом фотосинтеза. Глюкозу можно получить путем добавления энзимов или в присутствии кислот.
Фруктоза или фруктовый сахар присутствует во фруктах, некоторых корнеплодах, тростниковом и меде. Это самый сладкий сахар. Фруктоза входит в состав столового сахара или .
Галактоза не встречается в чистом виде. Но она входит в состав глюкозы дисахарида лактозы или молочного сахара. Она менее сладкая, чем глюкоза. Галактоза входит в состав антигенов, находящихся на поверхности кровеносных сосудов.
Дисахариды
Сахароза, мальтоза и лактоза относятся к дисахаридам.
Химическая дисахаридов - C12H22O11. Они образуются благодаря соединению двух молекул моносахаридов за исключением одной молекулы воды.
Сахароза встречается в природе в стеблях тростникового сахара и корнеплодах сахарной свеклы, некоторых растениях, моркови. Молекула сахарозы представляет собой соединение молекул фруктозы и глюкозы. Ее молярная масса равна 342,3.
Мальтоза образуется во время всходов семян некоторых растений, таких как ячмень. Молекула мальтозы образуется благодаря соединению двух молекул глюкозы. Этот сахар менее сладкий, чем глюкоза, сахароза и фруктоза.
Лактоза встречается в молоке. Ее молекула представляет собой соединение молекул галактозы и глюкозы.
Как найти молярную массу молекулы сахара
Молярная масса C12H22O11 = 12 (масса С) + 22 (масса H) + 11 (масса О) = 12 (12,01) + 22 (1,008) + 11 (16) = 342,30
Сахар - разговорное название сахарозы. Формула выглядит следующим образом: C12H22O11. В основном сахар добывается из тростника или свеклы. Является важнейшим компонентом питания клеток, незаменим для мозга. является чистейшим углеводом, который обеспечивает физическую и умственную активность. В отличие от крахмала, который тоже является углеводом, быстро перерабатывается и усваивается организмом. Пищеварительный тракт расщепляет сахарозу на простые сахара – глюкозу и фруктозу. Глюкоза обеспечивает более половины энергетических затрат организма.
Физико-химические свойства сахара
Сахароза представляет собой бесцветные кристаллы легко растворимые в воде. Белизна объясняется мелкой фракцией и преломлением света гранями. При температуре от 160°C происходит плавление, с застыванием образуется вязкая полупрозрачная масса именуемая карамелью.
Сахароза имеет сложное молекулярное строение по сравнению с глюкозой. Содержит гидроксильную группу (ОН), что подтверждается толерантностью сахаров к окислению металлов. Альдегиды (спирт лишенный водорода) содержаться во всех классах углеводов, кроме сахарозы. Однако проявляется с глюкозой при расщеплении молекул сахара в пищеварительной системе организма.
Сахароза является важнейшим элементом среди дисахаридов, молекулы которых состоят из двух атомов. В данном случае из глюкозы и фруктозы. В отличие от остальных (лактоза, мальтоза, целлобиоза), сахароза – наиболее углеводистый сахар.
Молярная масса сахарозы 342 г/моль
Полезные свойства сахара
Главным потребителем глюкозы в организме человека являются нейроны головного мозга. Кислород и сахар - основные питательные элементы центральной нервной системы. Глюкоза необходима для метаболизма. Питает сердечно-сосудистую систему.
Как известно, глюкоза способствует выделению эндорфинов (гормоны счастья), которые являются природной защитой от стрессов. Сладкий чай или шоколадка – лучшие помощники на экзаменах или собеседованиях.
Вредные свойства сахара
Вред, наносящий организму сахаром, сложно переоценить. Переизбыток сахара наносит непоправимый урон печени , окутывая ее жировыми прослойками. Точно также фруктоза поступает с сердцем, что приводит к инфарктам, ишемической болезни.
Сахар является питательным веществом не только мозга, но и бактерий. Налет на зубах или в щелях, труднодоступных местах ротовой полости может содержать львиную долю липкого сахара, что является уютной средой для размножения сотен видов патогенной микрофлоры. При увеличении аппетита, ротовые жители берутся за зубную эмаль и дентин, что приводит к кариесу.
Сахар не содержит иных питательных веществ, кроме углеводов. Применять его в чистом виде крайне нежелательно. Излишняя
Привычный сладкий сахар, используемый в быту, называется сахарозой. Это олигосахарид, относящийся к группе дисахаридов. Формула сахарозы - C 12 H 22 O 11 .
Строение
В состав молекулы входят остатки двух циклических моносахаридов - α-глюкоза и β-фруктоза. Структурная формула вещества состоит из циклических формул фруктозы и глюкозы, соединённых атомом кислорода. Структурные единицы связаны вместе гликозидной связью, образующейся между двумя гидроксилами.
Рис. 1. Структурная формула.
Молекулы сахарозы образуют молекулярную кристаллическую решетку.
Получение
Сахароза - наиболее распространённый в природе углевод. Соединение входит в состав фруктов, ягод, листьев растений. Большое количество готового вещества содержится в свёкле и сахарном тростнике. Поэтому сахарозу не синтезируют, а выделяют с помощью физического воздействия, вываривания и очищения.
Рис. 2. Сахарный тростник.
Свёклу или сахарный тростник мелко натирают и помещают в большие котлы с горячей водой. Сахароза вымывается, образуя сахарный раствор. В нём присутствуют различные примеси - красящие пигменты, белки, кислоты. Чтобы отделить сахарозу, в раствор добавляют гидроксид кальция Ca(OH) 2 . В результате образуется осадок и сахарат кальция С 12 Н 22 О 11 ·CaO·2Н 2 О, через который пропускают диоксид углерода (углекислый газ). В осадок выпадает карбонат кальция, а оставшийся раствор выпаривают до образования кристалликов сахара.
Физические свойства
Основные физические характеристики вещества:
- молекулярная масса - 342 г/моль;
- плотность - 1,6 г/см 3 ;
- температура плавления - 186°С.
Рис. 3. Кристаллы сахара.
Если расплавленное вещество продолжить нагревать, сахароза начнёт разлагаться с изменением окраски. При застывании расплавленной сахарозы образуется карамель - аморфное прозрачное вещество. В 100 мл воды при нормальных условиях можно растворить 211,5 г сахара, при 0°С - 176 г, при 100°С - 487 г. В 100 мл этанола при нормальных условиях сахар можно растворить только 0,9 г сахара.
Попадая в кишечник животных и человека, сахароза под действием ферментов быстро распадается на моносахариды.
Химические свойства
В отличие от глюкозы сахароза не проявляет свойства альдегида за счёт отсутствия альдегидной группы -CHO. Поэтому качественная реакция «серебряного зеркала» (взаимодействие с аммиачным раствором Ag 2 O) не идёт. При окислении гидроксидом меди (II) образуется не красный оксид меди (I), а ярко-синий раствор.
Основные химические свойства описаны в таблице.
Сахароза не способна окисляться (не является восстановителем в реакциях) и называется невосстанавливающим сахаром.
Применение
Сахар в чистом виде используется в пищевой промышленности для изготовления искусственного мёда, сладостей, кондитерских изделий, алкоголя. Сахарозу используют для получения различных веществ: лимонной кислоты, глицерина, бутанола.
В медицине сахарозу используют для изготовления микстур и порошков, чтобы скрыть неприятный вкус.
Что мы узнали?
Сахароза или сахар - дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и фруктозы. Обладает сладким вкусом, легко растворяется в воде. Вещество выделяют из свёклы и сахарного тростника. Сахароза обладает меньшей активностью, чем глюкоза. Подвергается гидролизу, реагирует с гидроксидом меди (II), образуя сахарат меди, не окисляется. Сахар используют в пищевой, химической промышленности, медицине.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.3 . Всего получено оценок: 29.