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.

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

Физические свойства

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.

Физические свойства

Чистая сахароза -- бесцветное кристаллическое вещество сладкого вкуса, хорошо растворимое в воде.

Химические свойства

Главным свойством дисахаридов, отличающим их от моносахаридов, является способность к гидролизу в кислой среде (или под действием ферментов в организме):

С 12 Н 22 О 11 +Н2О> С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6

Сахароза глюкоза фруктоза

Образовавшуюся в процессе гидролиза глюкозу можно обнаружить реакцией «серебряного зеркала» или при взаимодействии ее с гидроксидом меди (II).

Получение сахарозы

Сахарозу C 12 H 22 O 11 (сахар) получают в основном из сахарной свеклы и сахарного тростника. При производстве сахарозы не происходят химические превращения, ибо она уже имеется в природных продуктах. Ее лишь выделяют из этих продуктов по возможности в более чистом виде.

Процесс выделения сахарозы из сахарной свеклы:

Очищенную сахарную свеклу в механических свеклорезках превращают в тонкую стружку и помещают ее в специальные сосуды -- диффузоры, через которые пропускают горячую воду. В результате из свеклы вымывается почти вся сахароза, но вместе с ней в раствор переходят различные кислоты, белки и красящие вещества, которые требуется отделить от сахарозы.

Образовавшийся в диффузорах раствор обрабатывают известковым молоком.

С 12 Н 22 О 11 +Ca(OH) 2 > С 12 Н 22 О 11 2CaO H 2 O

Гидроксид кальция реагирует с содержащимися в растворе кислотами. Так как кальциевые соли большинства органических кислот малорастворимы, то они выпадают в осадок. Сахароза же с гидроксидом кальция образует растворимый сахарат типа алкоголятов - С 12 Н 22 О 11 2CaO H 2 O

3. Чтобы разложить образовавшийся сахарат кальция и нейтрализовать избыток гидроксида кальция, через их раствор пропускают оксид углерода (IV). В результате кальций осаждается в виде карбоната:

С 12 Н 22 О 11 2CaO H 2 O + 2СО 2 > С 12 Н 22 О 11 + 2CaСO 3 v 2Н 2 О

4. Полученный после осаждения карбоната кальция раствор фильтруют, затем упаривают в вакуумных аппаратах и кристаллики сахара отделяют центрифугированием.

Однако выделить весь сахар из раствора не удается. Остается бурый раствор (меласса), который содержит еще до 50% сахарозы. Мелассу используют для получения лимонной кислоты и некоторых других продуктов.

5. Выделенный сахарный песок обычно имеет желтоватый цвет, так как содержит красящие вещества. Чтобы их отделить, сахарозу вновь растворяют в воде и полученный раствор пропускают через активированный уголь. Затем раствор снова упаривают и подвергают кристаллизации. (см. приложение 2)

Применение сахарозы

Сахароза в основном используется в качестве продукта питания и в кондитерской промышленности. Путем гидролиза из нее получают искусственный мед.

Нахождение в природе и организме человека

Сахароза входит в состав сока сахарной свеклы (16 -- 20%) и сахарного тростника (14 -- 26%). В небольших количествах она содержится вместе с глюкозой в плодах и листьях многих зеленых растений.

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

Сахароза встречается во многих разновидностях фруктов, ягод и других растениях – сахарной свекле и сахарном тростнике. Последние и используются в промышленной переработке для получения сахара, который и потребляется людьми.

Она характеризуется высокой степенью растворимости, химической инертностью и невовлечением в метаболизм. Гидролизация (или расщепление сахарозы на глюкозу и фруктозу) в кишечнике происходит при помощи альфа-глюкозидазы, находящейся в тонкой кишке.

В чистом виде этот представляет собой бесцветные моноклинные кристаллы. Кстати, всем известная карамель – это продукт, получаемый при застывании расплавленной сахарозы и дальнейшем образовании аморфной прозрачной массы.

Многие страны занимаются добычей сахарозы. Так, по итогам 1990 года, мировое производство сахара составило 110 миллионов тонн.

Химические свойства сахарозы

Дисахарид быстро растворяется в этаноле и менее – в метаноле, а также вовсе не растворяется а диэтиловом эфире. Плотность сахарозы при 15 градусах Цельсия составляет 1,5279 г на см3.

Она также способна фосфоресцироваться при охлаждении жидким воздухом или активного освещения потоком яркого света.

Сахароза не вступает в реакцию с реактивами Толленса, Фелинга и Бенедикта, не проявляет свойств альдегитов и кетонов. Также установлено, что при добавлении раствора сахарозы к гидроксиду меди второго типа образуется раствор сахарата меди, имеющий ярко-синий свет. В дисахариде отсутствует альдегидная группа, другими сахарозы являются мальтоза и лактоза.

В случае проведения опыта на выявление реакции сахарозы с водой раствор с дисахаридом кипятят с добавлением нескольких капель соляной или серной кислоты, а после нейтрализуют его при помощи щелочи. Затем раствор вновь нагревается, после чего появляются альдегидные молекулы, имеющие способность восстанавливать гидроксид меди второго типа до оксида того же металла, но уже первого типа. Таким образом доказывается утверждение, что сахароза при участии каталитического действия кислоты способна подвергаться гидролизу. В результате образуются глюкоза и фруктоза.

Внутри сахарозной молекулы имеются несколько гидроксильных групп, в силу чего данное соединение может взаимодействовать с гидроксидом меди второго типа по тому же принципу, что