Skupne in značilne lastnosti škroba in celuloze. Polisaharidi. Škrob in celuloza - Hipermarket znanja

Škrob je amorfen prah z značilnim drobljenjem (krompirjev škrob), v normalnih pogojih netopen v vodi. Če škrobna zrna vstopijo v vročo vodo,nabreknejo, njihove lupine se zlomijo, nastane koloidna raztopina.

Celuloza je bela vlaknasta snov, netopna v vodi. Za razliko od škroba celuloza sploh ne deluje z vodo tudi pri vrenju. Čista celuloza v našem življenju najdemo v obliki bombažne volne.

Molekularna struktura škroba in celuloza

Najenostavnejša formula škroba (celuloza in) - (C 6 H 10 O 5) n ... V tej formuli vrednostn - od nekaj sto do nekaj tisoč. Škrob je torej naravni polimer, sestavljen iz ponavljajočih se strukturnih enot C 6 H 10 O 5 ... Sestavljen je iz dveh vrst molekul. Zaradi tega se škrob šteje celo za mešanico dveh snovi - amiloze in amilopektina. Amiloza (20% škroba) ima linearne molekule in je bolj topna. Molekule amilopektina (80%) so razvejane in so manj topne v vodi. Te molekule se razlikujejo tudi po relativni molekulski masi: za linearne molekule (amiloza) doseže vrst sto tisoč, za razvejene molekule (amilopektin) - nekaj milijonov.

Najpreprostejše in najbolj molekularne formule za celulozo so podobne tistim za škrob. Očitno se z isto sestavo te snovi bistveno razlikujejo po lastnostih. V primerjavi s škrobom ima celuloza višjo relativno molekulsko maso. Razlog za trdnost in netopnost celuloze je, da ima tridimenzionalno prostorsko strukturo. Vendar celuloza nima samo tridimenzionalne, temveč tudi razvejane strukture. Toda to je razlog za moč molekul celuloze, ker imajo linearno strukturo, posamezne makromolekule pa so med seboj urejene tesno. Kot rezultat, se moč medmolekulskih interakcij med posameznimi makromolekuli znatno poveča. Med urejenimi makromolekuli celuloze so vzpostavljene številne vodikove vezi: kisikovi atomi hidroksilnih skupin ene molekule elektrostatično vplivajo na vodikove atome hidroksilnih skupin druge molekule. Iz istega razloga celuloza tvori močna vlakna, kar za škrob ni značilno. Medtem ima večina škroba razvejano strukturo, zato je prostora za. vzpostavitev vodikovih vezi je manjša.

Molekule škroba so sestavljene iz ostankovα -glukoza in celuloza - iz ostankov molekulβ -glukoza, To je tudi razlog za razlike v kemijskih lastnostih škroba in celuloze:

Škrob

Celuloza

Kemične lastnosti škroba in celuloze

1. Kompleks škroba z jodom.

Lastnost škroba, da tvori modro barvo z jodom, se uporablja kot kvalitativna reakcija za zaznavanje škroba. V glavnem amiloza reagira z jodom in tvori obarvano spojino. Molekula amiloze v obliki spirale obdaja molekule joda, okoli vsake molekule joda pa šest ostankov glukoze. Ogrevanje uniči kompleks in barva izgine.

2. Hidroliza.

Za saharozo je značilna reakcija hidrolize. Ista lastnost je lastna škrobu. S podaljšanim vrenjem škroba v prisotnosti kisline (najpogosteje sulfata) se molekule podvržejo hidrolizi. Poleg tega je končni produkt hidrolize samoα -glukoza Vendar postopek hidrolize poteka postopno z nastajanjem vmesnih produktov hidrolize. Postopni postopek hidrolize se lahko izrazi v naslednji shemi:

Celuloza ima podobno lastnost. Toda celulozna hidroliza poteka v težjih pogojih in končni produkt hidrolize jeβ-glukoza.

Vmesni produkti celulozne hidrolize niso posebej zanimivi, zato jih je mogoče izpustiti in reakcijske enačbe povzeti:

3. Termična razgradnja.

Ko se les segreje na visoko temperaturo brez dostopa zraka, se sprosti precej velika količina izdelkov. Poleg ogljika in vode nastajajo tekoči proizvodi, vključno z metilnim alkoholom (zato se mu prav tako reče lesni alkohol), acetonom in ocetno kislino.

4. Esterifikacija.

Ker ostanki glukoze, ki sestavljajo celulozo, vsebujejo hidroksilne skupine, lahko s kislinami stopi v reakcijo esterifikacije.

Vsaka celulozna enota vsebuje tri hidroksilne skupine. Vsi lahko vstopijo v reakcije nastanka esteris. V običajni celulozni formuli so te hidroksilne skupine ločene, kot sledi:

Najbolj pomembni so estri celuloze z dušikovo kislino (nitroceluloza) in ocetno kislino (acetilceluloza).

Uporaba škroba

Škrob je glavni ogljikov hidrat v naši hrani; telo ga, podobno kot maščobe, ne absorbira. Hidroliza škroba po encimih se začne v ustih pri žvečenju hrane, nadaljuje v želodcu in črevesju. Nastala kot posledica hidrolize se glukoza absorbira v kri in vstopi v jetra, od tam pa v vsa tkiva telesa. Odvečna glukoza se v jetrih odloži kot visoko molekulski ogljikov hidrat, glikogen, ki se ponovno hidrolizira v glukozo, ko jo porabimo v celicah telesa.

Za ekstrakcijo glukoze škrob segrevamo z razredčeno žveplovo kislino več ur. Ko je postopek hidrolize končan, kislino nevtraliziramo s kredo, nastalo oborino kalcijevega sulfata odfiltriramo in raztopino uparimo. Po hlajenju iz raztopine kristalizira glukoza.

Če postopek hidrolize ni končan, je rezultat debela sladka masa - mešanica dekstrinov in glukoze - melase.

Dekstrini, izločeni iz škroba, se uporabljajo kot lepilo. Škrob se uporablja za premazovanje perila pod delovanjem segrevanja z vročim likalnikom, spremeni se v dekstrine, ki zlepljajo vlakna tkanine in tvorijo gost film, ki tkanino ščiti pred hitrim onesnaženjem. Lažje je tudi naslednje pranje, saj delce umazanije, vezane na dekstrin, veliko lažje speremo z vodo.

Škrob se uporablja za proizvodnjo etilnega alkohola. Med tem postopkom ga najprej hidrolizira encim, ki ga vsebuje slad, nato produkt hidrolize fermentira v prisotnosti kvasa v alkohol.

Etilni alkohol, ki se uporablja za industrijske potrebe (sinteza gume), se proizvaja sintetično iz hidrolize etilena in celuloze.

Uporaba celuloze

Celuloza v lesu se zaradi svoje mehanske trdnosti uporablja v gradbeništvu, iz nje izdelujejo vse vrste mizarskih izdelkov. V obliki vlaknastih materialov (bombaž, lan, konoplja) se uporablja za izdelavo niti, tkanin, vrvi. Za izdelavo papirja se loči od lesa (osvobojen sorodnih snovi).

Celulozni estri se uporabljajo za izdelavo nitro-lakov, folije, medicinskega kolodija, umetnih vlaken in eksploziva.

Polisaharidi: škrob, celuloza

Polisaharidi so visoko molekularne spojine, ki vsebujejo sto in tisoč monosaharidnih ostankov. Skupno strukturi polisaharidov je, da so ostanki monosaharidov vezani zaradi hemiacetal hidroksila ene molekule in alkoholnega hidroksila druge itd. Vsak monosaharidni ostanek je z glikozidnimi vezmi povezan s sosednjimi ostanki. Poliglikozidi lahko vsebujejo razvejene in nerazvejene verige. Ostanki monosaharidov, ki sestavljajo molekulo, so lahko enaki ali različni. Najpomembnejši od višjih polisaharidov so škrob, glikogen (živalski škrob), celuloza (ali celuloza). Vsi trije polisaharidi so sestavljeni iz molekul glukoze, ki so povezane na različne načine. Sestavo vseh treh spojin lahko izrazimo s splošno formulo: (С6Н10О5) n

Škrob

Škrob je polisaharid. Molekularna teža te snovi ni natančno določena, vendar je znano, da je zelo velika (približno 100.000) in je lahko različna pri različnih vzorcih. Zato je formula škroba, tako kot drugi polisaharidi, prikazana kot (C6H10O5) n. Za vsak polisaharid n ima drugačen pomen.

Fizične lastnosti

Škrob je brez okusa v prahu, netopen v hladni vodi. V vroči vodi nabrekne, tvori pasto. Škrob je v naravi zelo razširjen. Je rezervna hranilna snov za različne rastline in jih vsebuje v obliki škrobnih zrn. Najbogatejši s škrobom so žita: riž (do 86%), pšenica (do 75%), koruza (do 72%), pa tudi gomolji krompirja (do 24%). V gomoljnih krompirjih škrobna zrna plavajo v celičnem soku, v žitih pa jih tesno zlepi beljakovinska snov gluten. Škrob je eden od produktov fotosinteze.

Prejemanje

Škrob se izloči iz rastlin tako, da uniči celice in se izpere z vodo. V industrijskem obsegu ga pridobivajo predvsem iz krompirjevih gomoljev (v obliki krompirjeve moke) in tudi iz koruze.

Kemijske lastnosti

1) Pod delovanjem encimov ali pri segrevanju s kislinami (vodikovi ioni služijo kot katalizator) se škrob, tako kot vsi zapleteni ogljikovi hidrati, podvrže hidrolizi. V tem primeru najprej nastane topni škrob, nato manj zapletene snovi - dekstrini. Končni produkt hidrolize je glukoza. Skupno reakcijsko enačbo lahko izrazite na naslednji način:

Obstaja postopno cepljenje makromolekule. Hidroliza škroba je pomembna kemijska lastnost. 2) Škrob ne daje reakcije "srebrnega zrcala", temveč jo dajejo produkti njegove hidrolize. Škrobne makromolekule so sestavljene iz β-glukoze. Postopek tvorbe škroba se lahko izrazi v številnih cikličnih molekulah (reakcija polikondenzacije):

3) Značilna reakcija je interakcija škroba z raztopinami joda. Če raztopini joda dodamo ohlajeno škrobno pasto, se pojavi modra barva. Ko se pasta segreje, izgine, in ko se ohladi, se ponovno pojavi. Ta lastnost se uporablja pri določanju škroba v hrani. Torej, če na primer kapljico joda nanesemo na rezino krompirja ali rezino belega kruha, se pojavi modra barva.

Uporaba

Škrob je glavni ogljikov hidrat človeške hrane, v velikih količinah ga najdemo v kruhu, žitih, krompirju, zelenjavi. Škrob se v pomembnih količinah predela v dekstrine, melaso, glukozo, ki se uporabljajo v slaščičarski industriji. Škrob se uporablja kot lepilo, uporablja se za dodelavo tkanin, škrobnega perila. V medicini pripravljajo mazila, praške itd. Na osnovi škroba.

Celuloza ali vlakna

Celuloza je še pogostejši ogljikov hidrat kot škrob. Stene rastlinskih celic so v glavnem sestavljene iz njega. Les vsebuje do 60%, bombaž in filtrirni papir - do 90% celuloze.

Fizične lastnosti

Mreža celuloza - bela trdna snov, netopna v vodi in v običajnih organskih topilih, lahko topna v koncentrirani amoniakni raztopini bakrovega (II) hidroksida (Schweitzerjev reagent). Iz te kisle raztopine se obori celuloza v obliki vlaken (celulozni hidrat). Vlakna imajo dokaj visoko mehansko trdnost.

Sestava in struktura

Sestava celuloze, kot je škrob, je izražena s formulo (C6H10O5) n. Vrednost n v nekaterih vrstah celuloze doseže 10-12 tisoč, molekularna teža pa doseže več milijonov. Njegove molekule imajo linearno (nerazvejeno) strukturo, zaradi česar celuloza zlahka tvori vlakna. Molekule škroba imajo tako linearne kot razvejene strukture. To je glavna razlika med škrobom in celulozo. V strukturi teh -glukoze in snovi obstajajo razlike: škrobne makromolekule sestavljajo ostanke molekul-glukoze. Postopek tvorbe drobca makromolekule celuloze - iz ostankov makromolekule celuloze je mogoče prikazati na naslednji način:

Kemijske lastnosti. Uporaba celuloze

Majhne razlike v strukturi molekul povzročajo pomembne razlike v lastnostih polimerov: škrob je živilski proizvod, celuloza v ta namen ni primerna 1) Celuloza ne daje reakcije "srebrnega ogledala" (ni skupine aldehidov). Tako je mogoče vsako enoto C6H10O5 obravnavati kot ostanek glukoze, ki vsebuje tri hidroksilne skupine. Slednje v celulozni formuli pogosto ločimo:

Zaradi hidroksilnih skupin celuloza lahko tvori etre in estre, na primer reakcija tvorbe estra z ocetno kislino je:

[C6H7O2 (OCOCH3) 3] n + 3nH2O [C6H7O2 (OH) 3] n + 3nCH3COOH

Kadar celuloza deluje s koncentrirano dušikovo kislino v prisotnosti koncentrirane žveplove kisline kot dehidrirajočega sredstva, nastane ester - celulozni trinitrat:

To je eksploziv, ki se uporablja za izdelavo smodnika. Tako pri običajnih temperaturah celuloza deluje samo s koncentriranimi kislinami. 2) Tako kot škrob se pri segrevanju z razredčenimi kislinami celuloza podvrže hidrolizi, da nastane glukoza: nСbН12O6 (С6Н1006) n + nН2O Hidroliza celuloze, sicer imenovana saharifikacija, je zelo pomembna lastnost celuloze, omogoča vam pridobivanje celuloze iz žagovine in ostružkov, s fermentacijo slednjih pa - etilni alkohol. Etilni alkohol, pridobljen iz lesa, se imenuje hidroliza. V hidroliznih napravah se iz 1 tone lesa pridobi do 200 litrov etilnega alkohola, kar omogoča zamenjavo 1,5 tone krompirja ali 0,7 tone žita. Surova glukoza, pridobljena iz lesa, se lahko uporablja kot krma za živino. To je le nekaj primerov uporabe celuloze. Za izdelavo tkanin - bombaža in perila se uporablja celuloza v obliki bombaža, lana ali konoplje. Velike količine le-tega porabijo pri proizvodnji papirja. Poceni razredi papirja so narejeni iz iglavcev, najboljši pa iz perila in bombažnega odpadnega papirja. Če se celuloza podvrže kemični predelavi, dobimo več vrst umetne svile, plastike, filma, brezdimnega praška, lakov.

"Uporaba škroba in celuloze" Delo je izvedla dijakinja gimnazije №343 Ivanova Marija

Polisaharidi: škrob, celuloza Polisaharidi so visoko molekulske spojine, ki vsebujejo na stotine in tisoče monosaharidnih ostankov. Skupno strukturi polisaharidov je, da so ostanki monosaharidov vezani zaradi hemiacetal hidroksila ene molekule in alkoholnega hidroksila druge itd. Vsak monosaharidni ostanek je z glikozidnimi vezmi povezan s sosednjimi ostanki. Ostanki monosaharidov, ki sestavljajo molekulo, so lahko enaki ali različni. Najpomembnejši od višjih polisaharidov so škrob, glikogen (živalski škrob), celuloza (ali celuloza). Vsi trije polisaharidi so sestavljeni iz molekul glukoze, ki so povezane na različne načine. Sestavo vseh treh spojin lahko izrazimo s splošno formulo: (С6Н10О5) n

Škrob .. Škrob spada med polisaharide. Molekularna teža te snovi ni natančno določena, vendar je znano, da je zelo velika (približno 100.000) in je lahko različna pri različnih vzorcih. Zato je formula škroba, tako kot drugi polisaharidi, prikazana kot (C6H10O5) n. Za vsak polisaharid n ima drugačen pomen.

Fizične lastnosti! Škrob je brez okusa v prahu, netopen v hladni vodi. V vroči vodi nabrekne, tvori pasto. Škrob je v naravi zelo razširjen. Je rezervna hranilna snov za različne rastline in jih vsebuje v obliki škrobnih zrn. Najbogatejši s škrobom so žita: riž (do 86%), pšenica (do 75%), koruza (do 72%), pa tudi gomolji krompirja (do 24%). V gomoljnih krompirjih škrobna zrna plavajo v celičnem soku, v žitih pa jih tesno zlepi beljakovinska snov gluten. Škrob je eden od produktov fotosinteze.

Pridobivanje škroba se pridobiva iz rastlin, uničuje celice in ga izpere z vodo. V industrijskem obsegu ga pridobivajo predvsem iz krompirjevih gomoljev (v obliki krompirjeve moke) in tudi iz koruze.

Uporaba Škrob je glavni ogljikov hidrat človeške hrane, v velikih količinah ga najdemo v kruhu, žitih, krompirju, zelenjavi. Škrob se v pomembnih količinah predela v dekstrine, melaso, glukozo, ki se uporabljajo v slaščičarski industriji. Škrob se uporablja kot lepilo, uporablja se za dodelavo tkanin, škrobnega perila. V medicini pripravljajo mazila, praške itd. Na osnovi škroba.

Celuloza Celuloza je še obilnejši ogljikov hidrat kot škrob. Stene rastlinskih celic so v glavnem sestavljene iz njega. Les vsebuje do 60%, bombaž in filtrirni papir - do 90% celuloze.

Sestava in struktura Sestava celuloze in škroba je izražena s formulo (C6H10O5) n. Vrednost n v nekaterih vrstah celuloze doseže 10-12 tisoč, molekularna teža pa doseže več milijonov. Njegove molekule imajo linearno (nerazvejeno) strukturo, zaradi česar celuloza zlahka tvori vlakna. Molekule škroba imajo tako linearne kot razvejene strukture. To je glavna razlika med škrobom in celulozo.

Fizikalne lastnosti Čista celuloza je bela trdna snov, netopna v vodi in v običajnih organskih topilih, zlahka topna v koncentrirani raztopini amoniaka bakrovega (II) hidroksida (Schweitzerjev reagent). Iz te kisle raztopine se obori celuloza v obliki vlaken (celulozni hidrat). Vlakna imajo dokaj visoko mehansko trdnost.

Uporaba celuloze Celuloza v obliki bombaža, perila ali konoplje se uporablja za izdelavo tkanin - bombaža in lanu. Velike količine le-tega porabijo pri proizvodnji papirja. Poceni razredi papirja so narejeni iz iglavcev, najboljši pa iz perila in bombažnega odpadnega papirja. Z obdelavo celuloze dobimo več vrst rajonov, plastike, folije, brezdimnega praška, lakov in še veliko več.

Celuloza (vlaknine) je rastlinski polisaharid, ki je najpogostejša organska snov na Zemlji.

1. Fizikalne lastnosti

Ta snov je bela, brez okusa in vonja, netopna v vodi, z vlaknato strukturo. Raztopi se v amoniakni raztopini bakrovega (II) hidroksida - Schweitzevega reagenta.

Video izkušnja "Raztapljanje celuloze v amoniakni raztopini bakrovega (II) hidroksida"

2. Biti v naravi

Ta biopolimer ima visoko mehansko trdnost in deluje kot podporni material za rastline, saj tvori steno rastlinskih celic. Velika količina celuloze je v lesenih tkivih (40-55%), v lanenih vlaknih (60-85%) in bombažu (95-98%). Glavna sestavina rastlinske celične membrane. Nastane v rastlinah med fotosintezo.

Les je sestavljen iz 50% celuloze, bombaž in lan pa konoplja skoraj čista celuloza.

Hitin (analog celuloze) je glavni sestavni del zunanjega okostja členonožcev in drugih nevretenčarjev, pa tudi v celičnih stenah gliv in bakterij.

3. Struktura

Sestoji iz ostankov β - glukoze

4. Prejemanje

Pridobljeno iz lesa

5. Prijava

Celuloza se uporablja pri proizvodnji papirja, umetnih vlaken, filmov, plastike, barv in lakov, brezdimnega praška, eksploziva, trdnega raketnega goriva, za proizvodnjo hidroliznega alkohola itd.

· Pridobitev acetatne svile - umetna vlakna, pleksi steklo, negorljiv film celuloznega acetata.

· Pridobitev brezdimnega praška iz triacetilceluloze (piroksilina).

· Pridobitev kolodiona (gost film za zdravila) in celuloida (izdelava filmov, igrač) iz diacetil celuloze.

· Izdelava niti, vrvi, papirja.

Sprejem glukoze, etilnega alkohola (za proizvodnjo gume)

Najpomembnejši derivati \u200b\u200bceluloze vključujejo:
- metilceluloza (celulozni metilni etri) s splošno formulo

N ( x \u003d 1, 2 ali 3);

- celulozni acetat (celulozni triacetat) - ester celulozne ocetne kisline

- nitroceluloza (celulozni nitrati) - estri celuloznih nitratov:

N ( x \u003d 1, 2 ali 3).

6. Kemične lastnosti

Hidroliza

(C6H10O5) n + nH20 t, H2SO4 → nC 6 H 12 O 6

glukoza

Hidroliza poteka v korakih:

(C 6 H 10 O 5) n → (C 6 H 10 O 5) m → xC 12 H 22 O 11 → n C 6 H 12 O 6 ( Opomba, m

škrobni dekstrin malto glukoza

Video izkušnja "Kislina hidroliza celuloze"

Reakcije esterifikacije

Celuloza je mnogovodni alkohol; na osnovno celico polimera obstajajo tri hidroksilne skupine. V zvezi s tem so za celulozo značilne reakcije esterifikacije (tvorba estrov). Najpomembnejši praktični pomen so reakcije z dušikovo kislino in ocetnim anhidridom. Celuloza ne daje reakcije "srebrnega ogledala".

1. Nitracija:

(C6H7O2 (OH) 3) n + 3 nHNO3 H 2 SO 4 (konec) → (C6H7O2 (ONO 2) 3) n + 3 nH20

piroksilin

Video izkušnja "Pridobivanje in lastnosti nitroceluloze"

Popolnoma esterificirana vlakna so znana kot piroksilin, ki se ob pravilni predelavi spremeni v brezdimen prah. Glede na pogoje nitriranja lahko dobimo celulozni dinitrat, ki se v tehnologiji imenuje koloksilin. Uporablja se tudi pri proizvodnji smodnikov in trdnih raketnih goriv. Poleg tega je celuloid narejen na osnovi koloksilina.

2. Medsebojno delovanje z ocetno kislino:

(C6H7O2 (OH) 3) n + 3nCH3COOH H2SO4 ( konec .)→ (C6H7O2 (OCOCH3) 3) n + 3nH20

Kadar celuloza v interakciji z ocetnim anhidridom v prisotnosti ocetne in žveplove kisline nastane triacetil celuloza.

Triacetilceluloza (ali celuloznega acetata) je dragocen izdelek za izdelavo negorljivih folij inacetatna svila... Za to se celulozni acetat raztopi v mešanici diklorometana in etanola, in ta raztopina se vbrizga skozi spinerete v tok toplega zraka.

In sam matriat shematično izgleda tako:

1 - predilna raztopina,
2 - umreti,
3 - vlakna.

Topilo izhlapi in drobci raztopine se spremenijo v najboljše pramene acetatne svile.

Ko govorimo o uporabi celuloze, ne moremo reči, da se za izdelavo različnih papirjev porabi velika količina celuloze. PapirJe tanka plast vlaken iz vlaken zlepljena in stisnjena na poseben papirni stroj.