Реферат: Применение химических веществ группы углеводов в росписи тканей

(С₆ Н₁₀ О₅ ) ------- (С₆ Н₁₀ О₅ )х --------- С₁₂ Н₂₂ О₁₁ --------- С₆ Н₁₂ О₆

_{крахмал ряд декстрин мальтоза глюкоза}

Еще быстрее декстринизация идет в присутствии кислоты:

Н₂ SО₄ t

(С₆ Н₁₀ О₅ )n ------------ n Н₂ О --------------- n С₆ Н₁₂ О₆

Ферментативный гидролиз (разложение путем брожения) крахмала имеет промышленное значение в производстве этилового спирта из зерна и картофеля. Процесс начинается с превращением крахмала в глюкозу, которую затем сбраживают. Используя специальные культуры дрожжей и изменяя условия, можно направить брожение и в сторону получения бутилового спирта, ацетона, молочной, лимонной и глюконовой кислот.

Подвергая крахмал гидролизу кислотами, можно получить глюкозу в виде чистого кристаллического препарата или в виде патоки - окрашенного нескристаллизирующего сиропа.

Наибольшее значение крахмал имеет в качестве пищевого продукта: в виде хлеба, картофеля, круп, являясь главным источником в нашем рационе питания. Кроме того, чистый крахмал применяется в пищевой промышленности в производстве кондитерских и кулинарных изделий, колбас. Значительное количество крахмала употребляется для проклеивания тканей, бумаги, картона, производства канцелярского клея.

В аналитической химии крахмал служит индикатором в йодометрическом методе титрования. Для этих случаев лучше применять очищенную амилозу, т.к. ее растворы не загустевают, а образуемая с йодом окраска более интенсивна.

В медицине и фармации крахмал применяется для приготовления присыпок, паст (густых мазей), а также при производстве таблеток.

В животном мире роль «запасного крахмала» играет родственный крахмалу полисахарид - гликоген. Гликоген содержится во всех животных тканях. Особенно много его в печени (до 20%) и в мышцах (4%).

Фрагмент амилозы выглядит следующим образом:

Линейная полимерная цепь в молекуле амилозы свернута в спираль. Внутри спирали находится канал размером 0,5 нм, который может захва­тывать некоторые молекулы, например молекулу йода. Образующийся комплекс амилозы и йода имеет характерное синее окрашивание. Эта ре­акция служит для обнаружения йода.

В отличие от амилозы, амилопектин не растворим в воде и имеет раз­ветвленное строение. В его молекуле остатки α-глюкозы связаны не толь­ко 1,4-связями, но и 1,6-связями:

Химические свойства .

При нагревании в кислой среде крахмал гидро-лизуется с разрывом связей между остатками a-глюкозы. При этом обра­зуется ряд промежуточных продуктов, в частности мальтоза. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза:

Н+, t

(С₆ Н₁₀ О₅ )n + nН₂ О ———> nС₆ Н₁₂ О₆ .

Эта реакция имеет важное промышленное значение, поскольку из глюкозы получают этанол, молочную кислоту и другие ценные продукты.

Крахмал — это ценный питательный продукт. Он входит в состав хле­ба, картофеля, круп и наряду с сахарозой является важнейшим источни­ком углеводов в человеческом организме.

б) Целлюлоза

Строение молекул. Молекулярная формула целлюлозы (C₆ H₁₀ O₅ )_n , как и у крахмала. Целлюлоза тоже является природным полимером. Ее макромолекула состоит из мно­гих остатков молекул глюкозы. Может возникнуть вопрос: почему крахмал и целлюлоза — вещества с одинаковой молекулярной формулой — обладают различными свойст­вами?

При рассмотрении синтетических полимеров мы уже вы­яснили, что их свойства зависят от числа элементарных звеньев и их структуры. Это же положение относится и к природным полимерам. Оказывается, степень полимериза­ции у целлюлозы намного больше, чем у крахмала. Кроме того, сравнивая структуры этих природных полимеров, уста­новили, что макромолекулы целлюлозы, в отличие от крах­мала, состоят из остатков молекул р-глюкозы и имеют только линейное строение. Макромолекулы целлюлозы рас­полагаются в одном направлении и образуют волокна (лен, хлопок, конопля).

В каждом остатке молекулы глюкозы содержатся три гидроксильные группы.

Нахождение в природе.

Целлюлоза, так же как и крах­мал, образуется в растениях при реакции фотосинтеза. Она является основной составной частью оболочки растительных клеток; отсюда происходит ее название — целлюлоза («целлула» — клетка). Волокна хлопка — это почти чистая целлюлоза (до 98%). Волокна льна и конопли тоже состоят главным образом из целлюлозы. В древесине ее содержится примерно 50%.

Получение .

Образцом почти чистой целлюлозы является вата, полученная из очищенного хлопка. Основную массу целлюлозы выделяют из древесины, в которой она содер­жится вместе с другими веществами. Наиболее распростра­ненным методом получения целлюлозы в нашей стране является так называемый сульфитный. По этому методу из­мельченную древесину в присутствии раствора гидросуль­фита кальция Ca(HSO₃ )₂ или «гидросульфита натрия NaHSO₃ нагревают в автоклавах при давлении 0,5— 0,6 МПа и температуре 150 "С. При этом все другие ве­щества разрушаются, а целлюлоза выделяется в сравни­тельно чистом виде. Ее промывают водой, сушат и направ­ляют на дальнейшую переработку, большей частью на производство бумаги.

Физические свойства. Целлюлоза — волокнистое ве­щество, нерастворимое ни в воде, ни в обычных органи­ческих растворителях. Растворителем ее является реактив Швейцера — раствор гидроксида меди (II) с аммиаком, с которым она одновременно и взаимодействует.

Химические свойства. Одно из наиболее характерных свойств целлюлозы — способность в присутствии кислот подвергаться гидролизу с образованием глюкозы. Анало­гично крахмалу гидролиз целлюлозы протекает ступенчато. Суммарно этот процесс можно изобразить так:

(С₆ Н₁₀ О₅ )n + nН₂ О ^{Н2 SO 4} nС_б Н₁₂ О₆

Так как в молекулах целлюлозы имеются гидроксиль-ные группы, то для нее характерны реакции этерификации. Из них практическое значение имеют реакции целлюлозы с азотной кислотой и ангидридом уксусной кислоты.