Крахмал и целлюлоза как биологические полимеры. Химические свойства крахмала и целлюлозы. Качественная реакция с йодом. Применение и биологическая роль  углеводов.

Понятие об искусственных волокнах на примере ацетатного волокна( стр 92)

Учить п 17 стр 91 – 92, Можно подготовить сообщения или презентацию  о производстве и свойствах ацетатного волокна (изучаете самостоятельно), а также производство сахара. Конспект

Самостоятельная работа рассчитана на 15 - 20 минут, прислать на проверку  к 10.00

https://yandex.fr/video/preview/16971316104746716732   полисахариды крахмал и целлюлоза

https://yandex.fr/video/preview/9297114132167341029    углеводы. Глюкоза и сахароза. Повторить

Сравнительная характеристика крахмала и целлюлозы

Крахмал - природный полимер. Структурными звеньями макромолекул крахмала являются остатки молекул циклической α-глюкозы. Макромолекулы крахмала неодинаковы по размерам: в них входит разное число структурных звеньев – от нескольких сотен до нескольких тысяч, поэтому неодинакова их молекулярная масса.

Макромолекулы крахмала различаются не только размерами, а, следовательно, массой, но и структурой. Крахмал не индивидуальное вещество, а смесь двух полимеров: амилозы и амилопектина.  Амилоза имеет линейную структуру (число звеньев 200- 1000), она растворяется в воде. На её долю приходится 10-20%. У амилопектина структура разветвленная (6000 – 40000), в воде он не растворяется, а только набухает. На его долю приходится 80-90%.

Характерной реакцией крахмала является его взаимодействие с йодом. Этим свойством пользуются при определении крахмала в пищевых продуктах. При нагревании синее окрашивание исчезает, при охлаждении появляется вновь. Образуется соединение включения ( КЛАТРАТ)- комплексное соединение, в котором частицы одного вещества («гости») внедряются в кристаллическую структуру молекул «хозяев». Молекулы хозяева – амилоза, гости – иод.

Крахмал сравнительно легко подвергается гидролизу. В зависимости от условий гидролиз может протекать ступенчато, с образованием различных промежуточных продуктов – декстринов, мальтозы, глюкозы. 

                               ферменты                            ферменты                          ферменты                      

(С₆Н₁₀О₅)n                  (С₆Н₁₀О₅)m                С₁₂Н₂₂О₁₁                 С₆Н₁₂О₆                 

       крахмал                                 дектрины                           мальтоза                              глюкоза         

Крахмал – ценный питательный продукт. Непосредственно крахмал не усваивается организмом. Чтобы облегчить его усвоение, продукты, содержащие крахмал, подвергают воздействию высоких температур. Происходит частичный гидролиз крахмала и образуются декстрины, растворимые в воде. В пищеварительном тракте они подвергаются дальнейшему гидролизу с образованием глюкозы, которая усваивается организмом.

Крахмал используют в производстве клея, при обработке белья, в кондитерской промышленности.

Целлюлоза, или клетчатка, входит в состав растений, образуя в них оболочки. Отсюда происходит и её название – от лат. Cellula, что значит – клетка. Целлюлоза придаёт растениям прочность и эластичность и является своеобразным скелетом растительных клеток. Волокна хлопка содержат до 98% целлюлозы, волокна льна – до 80%, а в древесине – около 50%. Чистая целлюлоза – белое твёрдое вещество ( вата), не растворимое в воде и обычных растворителях, но хорошо растворяется в аммиачном растворе гидроксида меди (II) (реактив Швейцера). 

Целлюлоза, как и крахмал, является природным полимером. Оказалось, что они имеют одинаковые по составу структурные звенья и одну и ту же молекулярную формулу – (C₆H₁₀O₅)_n. В чём же отличие? А отличие в структуре полимера. Молекулы крахмала имеют линейную или разветвлённую структуру, целлюлоза – только линейную. Это объясняет то,  что целлюлоза образует такие волокнистые материалы, как хлопок, лён и т.д. В природных волоконцах макромолекулы целлюлозы располагаются в одном направлении, т.е. ориентированы вдоль оси волокна. Возникающие при этом многочисленные водородные связи между гидроксогруппами разных макромолекул обусловливают высокую прочность этих волокон.

Целлюлоза состоит из остатков β-глюкозы. 

В пищеварительном тракте жвачных животных целлюлоза подвергается гидролизу под действием микроорганизмов кишечника.

Рассмотрим химические свойства целлюлозы.

Целлюлоза легко горит с образованием углекислого газа и воды. Поэтому природные объекты с её высоким содержанием, например, древесина, используются как топливо.

При нагревании древесины без доступа воздуха происходит её термическое разложение, приводящее к образованию ценных органических веществ (ацетона, уксусной кислоты, метанола) и древесного угля.

Подобно крахмалу, но с меньшей скоростью, целлюлоза гидролизуется под действием минеральных кислот. В итоге образуется глюкоза.

Целлюлоза способна образовывать эфиры. Каждое структурное звено целлюлозы содержит по 3 гидроксильные группы. За счёт них целлюлоза может давать простые и сложные эфиры. Большое значение имеют азотнокислые эфиры целлюлозы. Они получаются при действии на целлюлозу азотной кислоты в присутствии серной кислоты. В зависимости от условий, получают динитроцеллюлозу или тринитроцеллюлозу.

Тринитрат целлюлозы, называемый пироксилином, - сильновзрывчатое вещество. Его применяют для производства бездымного пороха.

Реакция образования сложных эфиров имеет очень большое промышленное значение. Получения триацетилцеллюлозы. Её получают в реакции с уксусным ангидридом. Полученную ди – и триацетат целлюлозы используют для приготовления искусственного ацетатного волокна. А в чём отличие искусственных волокон от синтетических? 

 целлюлоза используется с давних времён. Она идёт на изготовление тканей, верёвок, канатов. Путём гидролиза целлюлозы и брожения образующейся при этом глюкозы получают этиловый спирт, идущий на производство бутадиена для синтеза каучука. Эфиры необходимы в производстве нитролаков, киноплёнки, искусственных волокон, взрывчатых веществ. Целлюлоза используется в строительстве и при изготовлении бумаги.

С давних времён человек использует волокнистые природные материалы для изготовления одежды и различных изделий домашнего обихода. По мере увеличения потребностей населения и развивающейся техники возникла потребность получать химические волокна.