ОбразуванеСредно образование и училищата

Свойствата на въглехидрати. Функциите и свойствата на въглехидрати: трапезни

В живата природа много вещества са широко разпространени, чието значение е трудно да се надцени. Например, те включват въглехидрати. Те са изключително важни като източник на енергия за животните и хората, а някои свойства на въглехидратите ги правят незаменима суровина за индустрията.

Какво е това?

Това са всички вещества, чиято структура може да бъде описана с формулата Cn (H 2 O) m. Те имат огромно биологично значение, играят решаваща роля в живота на много живи същества.

Името на тази група учени се появи след като е направен първичният анализ на съдържащите го вещества. След това се установи, че основните им компоненти са въглерод и вода. По-късно се оказа, че името се оказва изключително точно, тъй като свойствата на въглехидратите са такива, че съотношението на водородните и кислородните атоми в тях е напълно идентично с това във водата. Просто казано, има само един кислород за два водородни атома. Руската версия на името е предложена за първи път през 1844 г. от професор К. Шмид.

Някои допълнения

Ако леко променяте горната формула, поставяйки "n" в скоби, изразът ще стане малко по-различен: Sm (H 2 O) n. Може би, тя отразява самата същност на името "въглища - вода", както е възможно.

Досега учените са установили точно, че има редица вещества, които притежават свойствата на въглехидратите, но съвсем не съответстват на описаната от нас формула. Ето защо в чуждестранната литература често се среща дума "глициди", която е съвременен синоним на мандата от 1844 г., което се оказва не съвсем точно.

Обикновена класификация

Целият огромен клас вещества може да бъде разделен на две големи групи: прости и сложни глициди. Какви са свойствата на въглехидратите, които включват? Всъщност те също не са много сложни:

  • Прости са тези вещества от групата, които не се поддават на хидролиза, последвани от образуването на други въглехидрати. Но основната разлика е, че броят на кислородните атоми в структурата им е равен на същия брой въглеродни атоми. Те се наричат монозахариди.
  • Съответно, определението за "сложно" всички тези глициди, които попадат в хидролизата с образуването на няколко прости въглехидрати. Разбира се, те имат различно съотношение на кислород и въглеродни атоми. Те се наричат дизахариди. Много голяма роля в природата играят сложните въглехидрати, списък, от който частично споменаваме в статията.

Освен това има друга класификация, според която въглехидратите са разделени на три вида. Тук те са:

  • Монозахариди.
  • Олигозахариди.
  • Полизахариди.

Следващата таблица с въглехидрати със сигурност ще ви помогне да разберете най-важните разлики.

Моно-

(1 молекула)

олиго

(<10 молекули)

поли-

(> 10 молекули)

Алодози, кетози

Това включва дизахариди, тризахариди и т.н.

Има два вида:

  • Gomopolisaharidy.
  • Хетерополизахариди.

От името може да се разбере, че вътрешната молекулярна структура на тези два вида е съвсем различна

Разбира се, ние дадехме кратка таблица с въглехидрати, но е просто невъзможно да се поберат всички специфични характеристики, характерни за някои представители на тази огромна класа. Следователно, ние ще анализираме основните групи поотделно, като подробно описваме свойствата на някои отделни, най-често срещаните вещества. И така, какви са класовете въглехидрати?

монозахариди

Трябва да се помни, че всички те принадлежат към категорията на твърдите вещества, те лесно могат да преминат към кристално състояние. Те са изключително хигроскопични, отлично разтворими във вода и образуват сироп. Много е трудно да ги различим под формата на кристали оттам. Техните решения имат неутрална реакция, най-често подсладена от вкус. Интензивността на вкуса е различна: например, фруктозата е около 3-3,5 пъти по-сладка от най-често срещаната глюкоза.

За структурната форма

Всички тези вещества са съединения с бифункционална структура, която задължително включва въглероден скелет, една карбонилна група и няколко хидроксилни групи. Ако ролята на карбонилната група е алдехидна група, веществото се нарича алдоза. Съответно, в случая на наличието на кетона "опашка", те се наричат кетози.

Тъй като в природата тези вещества са изключително разпространени, те могат да бъдат намерени както в свободното им състояние, така и под формата на анхидридни форми. Най-общо, почти всички сложни въглехидрати до известна степен са анхидриди на прости захари, които се получават по-скоро чрез вземане на няколко (или една) водни молекули (префикс "а" - отсъствие).

Глюкозата е най-типичният представител

Формулата на този най-типичен представител на неговата група е C 6 H 12 O 6 . Много често тези въглехидрати се намират в растителната клетка. Той е не само широко разпространен, но и много важен за организма, тъй като той е основният източник на енергия за него (разбира се за животните и човека). По принцип това са общите свойства на протеини, въглехидрати и мазнини за всички животински организми. В допълнение, той се използва широко в медицината, ветеринарната медицина, промишлеността (включително храната).

Физични свойства

Какви са общите физични свойства на въглехидратите в тази група? Външен вид - малки кристали с бял цвят, сладък вкус, във вода се разтварят добре. Разтварянето рязко се увеличава, ако разтворът се нагрява: По този начин се получава глюкозен сироп.

Кратка информация за химическата структура

Ако погледнем линейната формула, един алдехид и пет хидроксилни групи са ясно видими в този въглехидрат. Когато веществото е в кристално състояние, неговите молекули могат да бъдат в една от двете възможни форми (α- или β-глюкоза). Факт е, че хидроксилната група, свързана с петия въглероден атом, може да взаимодейства с карбонилния остатък.

Разпространение в природните условия

Тъй като е изключително богат на гроздов сок, глюкозата често се нарича "гроздова захар". Под това име отдалечените ни предци я познаваха. Въпреки това, той може да се намери във всеки друг сладък зеленчук или плод, в меките тъкани на растението. В животинския свят разпространението му не е по-ниско: около 0,1% от кръвта ни е глюкоза. В допълнение, можете да намерите тези въглехидрати в клетката на почти всеки вътрешен орган. Но особено в черния дроб има много, тъй като там се преработва глюкозата в гликоген.

Това (както вече казахме) е ценен източник на енергия за нашето тяло, той е част от почти всички сложни въглехидрати. Подобно на други прости въглехидрати, в природата се среща след реакцията на фотосинтеза, която се среща изключително в клетките на растителните организми:

6CO2 + 6H2O хлорофил C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 - Q

Растенията в същото време изпълняват изключително важна функция за биосферата, натрупвайки енергията, която получават от слънцето. По отношение на индустриалните условия гроздовата захар е получена от време на време от нишесте, произвеждайки неговата хидролиза, като реакционният катализатор е концентрирана сярна киселина:

(C6H10O5) n + nH20H2S04, tnC6H12O6

Химични свойства

Какви са химическите свойства на въглехидратите от този вид? Имат същите характеристики, които са характерни за алкохола и алдехида. Освен това те имат и някои специфични характеристики. Първият синтез на прости въглехидрати (включително глюкоза) е произведен от талантливия химик А. М. Булеров през 1861 г. и като суров материал използва формалдехид, като го разцепва в присъствието на калциев хидроксид. Ето формулата за този процес:

6HSSON -------> C6H12O6

И сега ще разгледаме някои свойства на двама други представители на групата, чиято природна стойност е не по-малко голяма и затова те се изучават по биология. Въглехидратите от тези видове играят много важна роля в нашето ежедневие.

фруктоза

Формулата за този глюкозен изомер е CeH12O. Подобно на "предшественика" може да съществува в линейна и циклична форма. Въведете всички реакции, които са типични за многовалентните алкохоли, но по този начин се различава от глюкозата, не взаимодейства с амонячен разтвор на сребърен оксид.

рибоза

Рибозата и дезоксирибозата са от голям интерес. Ако си спомняте малко биологичната програма, вие самите вие много добре знаете, че тези въглехидрати в организма са част от ДНК и РНК, без които самият живот на планетата е невъзможен. Името "деоксирибоза" означава, че в неговата молекула един кислороден атом е по-малък (в сравнение с обикновената рибоза). Сходни в това отношение с глюкозата, те също могат да имат линейна и циклична структура.

дизахариди

По принцип тези вещества в тяхната структура и функции в много отношения повтарят предишния клас и следователно няма причина да се занимаваме с това по-подробно. Какви са химическите свойства на въглехидратите, свързани с тази група? Най-важните представители на семейството са захарозата, малтозата и лактозата. Всички те могат да бъдат описани с формулата C 12 H 22 O 11 , тъй като те са изомери, но това не отменя огромните разлики в тяхната структура. И така, какво е характерно за сложните въглехидрати, списък и описание, които можете да видите по-долу?

захароза

Неговата молекула се състои от два цикъла наведнъж: единият от тях е шест-членен (а-глюкозен остатък), а другият е петчленен остатък на (3-фруктоза). Цялата конструкция е свързана с гликозидна хидроксилна глюкоза.

Получаване и обща стойност

Според оцелелите исторически данни, дори три века преди Христос, захарта от захарна тръстика се научила да получава в древна Индия. Едва в средата на XIX век се оказало, че много повече захароза с по-малко усилия може да се извлече от захарното цвекло. Някои от неговите качества съдържат до 22% от този въглехидрат, докато в тръстиката съдържанието може да бъде в рамките на 26%, но това е възможно само при идеални условия за отглеждане и благоприятен климат.

Вече казахме, че въглехидратите се разтварят добре във водата. На този принцип се основава производството на захароза, когато за тази цел се използват дифузионни апарати. За да се утаят възможни примеси, разтворът се филтрира през филтри, съдържащи вар. За отстраняване на калциевия хидроксид от получения разтвор се пропуска обикновен въглероден диоксид. Утайката се отфилтрува и захарният сироп се изпарява в специални пещи, получавайки захарта, която вече знаем.

лактоза

Този въглехидрат в промишлени условия се извлича от обикновеното мляко, в което има изобилие от мазнини и въглехидрати. Тя съдържа много от това вещество: така, краве мляко съдържа около 4-5,5% лактоза, а в млякото на жените му обемна фракция достига 5,5-8,4%.

Всяка молекула от този глицид се състои от остатъци от 3-галактоза и а-глюкоза във формата на пираноза, които образуват връзки през първия и четвъртия въглероден атом.

За разлика от другите захари, лактозата има едно изключително свойство. Това е пълна липса на хигроскопичност, така че дори във влажна стая този глицид изобщо не влага. Това свойство се използва активно във фармацевтичните продукти: ако съставът на лекарството в прахообразната форма включва обичайната захароза, тогава лактозата задължително се добавя към него. Тя е напълно естествена и безвредна за човешкото тяло, за разлика от много изкуствени добавки, които предотвратяват уплътняването и омокрянето. Какви са функциите и свойствата на въглехидратите от този тип?

Биологичното значение на лактозата е изключително високо, тъй като лактозата е най-важният хранителен компонент на млякото на всички животни и хора. Що се отнася до малтозата, нейните свойства са малко по-различни.

малтоза

Това е междинен продукт, който се получава чрез хидролиза на нишесте. Името "малтоза" е получено поради факта, че се образува до голяма степен под въздействието на малц (малт в латински малт). Тя е широко разпространена не само в растенията, но и в животинските организми. В големи количества се образува в храносмилателния тракт на преживните животни.

Химическа структура и свойства

Молекулата на този въглехидрат се състои от две части а-глюкоза във формата на пираноза, които са свързани заедно с първия и четвъртия въглероден атом. На външен вид са безцветни, бели кристали. Вкусът е сладък, отлично разтворим във вода.

полизахариди

Трябва да се помни, че всички полизахариди могат да бъдат разглеждани от гледна точка на това, че те са продукти на поликондензация на монозахариди. Общата им химична формула е (C 6 H 10 O 5 ) n. В рамките на тази статия ще разгледаме нишестето, тъй като то е най-типичният представител на семейството.

нишесте

Тя се образува в резултат на фотосинтеза, в големи количества, депонирани в корените и семената на растителните организми. Какви са физическите свойства на въглехидратите от този вид? На външен вид е бял прах с лоша кристалност, неразтворим в студена вода. В гореща течност тя образува колоидна структура (паста, целувка). В храносмилателния тракт на животните има много ензими, които стимулират неговата хидролиза с образуването на глюкоза.

Това е най-често срещаният естествен полимер, който се образува от различни остатъци от а-глюкоза. В природата едновременно съществуват две форми: амилоза и амфопектин. Амилозата, представляваща линеен полимер, може да бъде разтворена във вода. Молекулата се състои от остатъци от алфа-глюкоза, които са свързани чрез първия и четвъртия въглероден атом.

Трябва да се помни, че това е нишесте, което е първият видим продукт на фотосинтезата на растенията. При пшеницата и другите зърнени храни съдържа до 60-80%, докато при картофените клубени е само 15-20%. Между другото, според вида на нишестените зърна под микроскоп е възможно точно да се определи вида, принадлежащ на растение, тъй като всички те са различни.

Ако въглехидратът се нагрява бързо , огромната му молекула бързо се разлага с образуването на малки полизахариди, които са известни като декстрини. Те имат една обща химична формула (C 6 H 12 O 5 ) x със скорбяла, но има разлика в стойността на променливата "x", която е по-малка от стойността "n" в нишестето.

Накрая даваме таблица, която отразява не само главните класове въглехидрати, но и техните свойства.

Основни групи

Характеристики на молекулна структура

Отличителни характеристики на въглехидрати

монозахариди

Те се различават по броя на въглеродните атоми:

  • Триос (С 3)
  • Тетрози (С4)
  • Пентози (С5)
  • Хексоза (С6)

Безцветни или бели кристали, напълно разтворими във вода, сладък вкус

олигозахариди

Сложната структура. В зависимост от вида, съдържащ 2-10 остатъци от прости захари

Външният вид на едни и същи, малко по-малко разтворим във вода, по-малко сладък вкус

полизахариди

Те се състоят от голям брой монозахаридни остатъци

Бял прах, кристална структура е слаб, не се разтварят във вода, но да има в него способност да набъбват. Вкусът неутрален

Това е, което функциите и свойствата на основните класове въглехидрати.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 bg.birmiss.com. Theme powered by WordPress.