Шпаргалка по "Химия"

Жиры.

Жиры – сложные эфиры глицерина и высших одноосновных карбоновых кислот (так называемых ЖИРНЫХ кислот).

    Общее название таких соединений – триглицериды или триацилглицерины, где ацил – остаток карбоновой кислоты –

                                        –С= О

                                          ô

                                          R 
Жирные кислоты

Предельные кислоты:	Непредельные кислоты:
1. Масляная кислота С3Н7-СООН 2. Пальмитиновая кислота С15Н31-СООН 3. Стеариновая кислота         С17Н35-СООН	5. Олеиновая кислота  С17Н33СООН                                        (1 = связь) СН3—(СН2)7—СН=СН—(СН2)7—СООН 6. Линолевая кислота  С17Н31СООН                                         (2 = связи)  СН3-(СН2)4-СН=СН-СН2-СН=СН-СООН 7. Линоленовая кислота С17Н29СООН                                            (3 = связи) СН3СН2СН=CHCH2CH=CHCH2CH=СН(СН2)4СООН

Физические свойства.

Животные жиры	Растительные жиры (масла)
Твёрдые, образованы предельными кислотами – стеариновой и пальмитиновой.	Жидкие, образованы непредельными  кислотами – олеиновой, линолевой и другими.

  Жиры растворимы в органических  растворителях и нерастворимы в воде.

Химические свойства.

1. Гидролиз (омыление) жиров  в кислой или в щелочной среде, или под действием ферментов:

а) кислотный  гидролиз: под действием кислоты жиры гидролизуются до глицерина и карбоновых кислот, которых входили в молекулу жира.

б) щелочной гидролиз – омыление. Получается глицерин и СОЛИ карбоновых кислот, входивших в состав жира.

                                     Кислотный гидролиз

         Щелочной гидролиз

В щелочной среде образуются мыла – соли высших жирных кислот (натриевые – твёрдые, калиевые – жидкие). 

 Гидрирование (гидрогенизация) – процесс присоединения водорода к остаткам непредельных кислот, входящих в состав жира.

При этом остатки непредельных кислот переходят в остатки предельных, жидкие растительные жиры превращаются в твёрдые (маргарин).

                    

2. Жиры, содержащие непредельные кислоты, обесцвечивают бромную воду и раствор перманганата калия, реагируют с галогенводородами и водой.

Количественной характеристикой  степени ненасыщенности жиров служит йодное число, показывающее сколько грамм йода может присоединиться по двойным связям к 100 г жира.

Синтетические моющие средства.

Обычное мыло плохо  стирает в жёсткой воде и  совсем не стирает в морской  воде, так как содержащие в ней ионы кальция и магния дают с высшими кислотами нерастворимые в воде соли:   С17Н35COONa + CaSO4à (С17Н35COO)2Ca↓ + Na2SO4       Поэтому наряду с мылом из синтетических кислот производят  синтетические моющие средства из других видов сырья, например из алкилсульфатов — солей сложных эфиров высших спиртов и серной кислоты. В общем виде образование таких солей можно изобразить уравнениями: R-CH2-OH    +    H2SO4 à    R-CH2-O-SO2-OH   +  H2O спирт             серная кислота      алкилсерная кислота R-CH2-O-SO2-OH  + NaOH à R-CH2-O-SO2-ONa + H2O                                              алкилсульфат     Эти соли содержат в молекуле от 12 до 14 углеродных атомов и обладают очень хорошими моющими свойствами. Кальциевые и магниевые соли растворимы в воде, а потому такие мыла моют и в жесткой воде. Алкилсульфаты содержатся во многих стиральных порошках.

УГЛЕВОДЫ

       Углеводы (сахара) – органические соединения, имеющие сходное строение и свойства, состав большинства которых отражает формула C_x(H₂O)_y, где x, y ≥ 3.

     Исключение составляет дезоксирибоза, которая имеют формулу С₅Н₁₀O₄.

НЕКОТОРЫЕ ВАЖНЕЙШИЕ УГЛЕВОДЫ

Моносахариды	Олигосахариды	Полисахариды
Глюкоза С6Н12О6 Фруктоза С6Н12О6 Галактоза С6Н12О6 Рибоза С5Н10О5 Дезоксирибоза С5Н10О4	Дисахариды: Сахароза  С12Н22О11 Лактоза (молочный сахар) С12Н22О11 Мальтоза (солодовый сахар) С12Н22О11	Целлюлоза  (С6Н10О5)n Крахмал  (С6Н10О5)n Гликоген  (С6Н10О5)n

Физические свойства

Моно- и олигосахариды – твердые, белые кристаллические вещества, имеют сладкий вкус, хорошо растворимы в воде. Полисахариды – твердые, без сладкого вкуса, практически нерастворимые в воде (кроме крахмала).

Моносахариды

       Моносахариды – гетерофункциональные соединения, в состав их молекул входит одна карбонильная группа (альдегидная или кетонная) и несколько гидроксильных.

ГЛЮКОЗА

Получение.

1. Выделение из овощей и фруктов.

2. Гидролиз крахмала:

    (C₆H₁₀O₅)n + nH₂O à nC₆H₁₂O₆

3. Синтез  из формальдегида:      6Н₂С=О –^Са(ОН)2à  С₆Н₁₂О₆

Реакция была впервые изучена  А. М. Бутлеровым.

3. В растениях углеводы образуются в результате реакции фотосинтеза из CO₂ и Н₂О:

    6CO₂ + 6 H₂O –(хлорофилл, свет)à C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Химические свойства глюкозы.

1. В водном растворе глюкозы существует динамическое равновесие между двумя  циклическими формами - α и β и линейной формой:

2. Реакция комплексообразования с гидроксидом меди (II).

При взаимодействии свежеосажденного гидроксида меди (II) с моносахаридами происходит растворение гидроксида с образованием комплекса синего цвета.

3. Глюкоза как альдегид

а) реакция  серебряного зеркала. Образуется соль глюконовой кислоты.

б) реакция с гидроксидом меди (II) при нагревании. Образуется глюконовая кислота.

в) Глюкозу также можно окислить до глюконовой кислоты бромной водой, хлором, азотной кислотой (разб.):

г) Каталитическое гидрирование глюкозы – происходит восстановление карбонильной группы до спиртового гидроксила, получается шестиатомный спирт – сорбит.

д) С NaHSO₃ – НЕ реагирует!!!

4. Реакции брожения.

а) спиртовое брожение C₆H₁₂O₆ à 2C₂H₅OH + 2CO₂ 
                                                         этанол

б) молочнокислое  брожение   C₆H₁₂O₆ à 2CH₃-CH(OH)-COOH  
                                            молочная кислота

в) маслянокислое  брожение       C₆H₁₂O₆ à C₃H₇COOH + 2CO₂ + 2H₂ 
                                                 масляная кислота

5. Реакции образования эфиров глюкозы.

    Глюкоза способна  образовывать простые и сложные  эфиры. Наиболее легко происходит  замещение полуацетального (гликозидного) гидроксила:

Простые эфиры получили название гликозидов.

В более жестких условиях  (например, с CH₃-I )  возможно алкилирование и по другим оставшимся гидроксильным группам.

  Моносахариды способны образовывать сложные эфиры с карбоновыми кислотами (реакция проходит с ангидридами, а не с самими кислотами) и с минеральными кислотами.

6. Реакция горения глюкозы.

C₆H₁₂O₆ + 6О₂ à 6CO₂ + 6H₂O

Фруктоза

Это структурный изомер глюкозы - кетоноспирт:

   СН₂- СН- СН- СН - С - СН₂

  |      |     |      |     ║    |

   OH  OH   OH  OH O   OH

     Кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, более  сладкое, чем глюкоза. В свободном виде содержится в мёде и фруктах.

Химические свойства фруктозы обусловлены наличием кетонной и пяти гидроксильных групп. Так же, как и глюкоза, реагирует с гидроксидом меди (ярко-синий раствор) без нагревания; образует простые и сложные эфиры, горит. При гидрировании фруктозы также получается СОРБИТ. С бромной водой, Сu(OH)₂ при нагревании, аммиачным раствором оксида серебра – не реагирует. 

Дисахариды

 Дисахариды – это углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, соединенных друг с другом за счет взаимодействия гидроксильных групп (двух полуацетальных или одной полуацетальной и одной спиртовой).

1. Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) С₁₂Н₂₂О₁₁

       Молекула сахарозы состоит из остатков α-глюкозы и β-фруктозы, соединенных друг с другом.

     В молекуле сахарозы гликозидный атом углерода глюкозы СВЯЗАН, поэтому она не образует ОТКЫТУЮ (альдегидную) форму. 

     Вследствие этого сахароза не вступает в реакции альдегидной группы – с аммиачным раствором оксида серебра   с гидроксидом меди при нагревании. Подобные дисахариды называют невосстанавливающими, т.е. не способными окисляться.

     Сахароза реагирует  с Сu(OH)₂ без нагревания (ярко-синий раствор), с Са(ОН)₂ (образуется сахарат кальция).

     Сахароза подвергается гидролизу подкисленной водой:

   С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О à   С₆Н₁₂О₆ (глюкоза) + С₆Н₁₂О₆ (фруктоза)

2. Мальтоза

Это дисахарид, состоящий из двух остатков  α-глюкозы, она является промежуточным веществом при гидролизе крахмала.

    остаток                     остаток

 α-глюкозы                α-глюкозы             

Мальтоза – является восстанавливающим дисахаридом и вступает в реакции, характерные для альдегидов.

  К восстанавливающим сахаром относятся также целлобиоза

 

и лактоза

 

Эти дисахариды так же могут гидролизоваться.                        

Полисахариды.

          Полисахариды - это природные высокомолекулярные углеводы, макромолекулы которых состоят из остатков моносахаридов.

       Основные представители - крахмал и целлюлоза - построены из остатков одного моносахарида - глюкозы.  Крахмал и целлюлоза имеют одинаковую молекулярную формулу (C₆H₁₀O₅)_n, но совершенно различные свойства. Это объясняется особенностями их пространственного строения.

      Крахмал состоит из остатков α-глюкозы, а целлюлоза – из β-глюкозы, которые являются пространственными изомерами и отличаются лишь положением одной гидроксильной группы (выделена цветом):

Крахмал.

        Крахмалом называется смесь двух полисахаридов, построенных из остатков циклической α-глюкозы.

 

В его состав входят:

• амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) – 10-20%
• амилопектин (оболочка крахмального зерна) – 80-90%

      Цепь амилозы включает 200-1000 остатков α-глюкозы (средняя Mr=160 000) и имеет неразветвленное строение.

        Макромолекула  амилозы представляет собой спираль, каждый виток которой состоит из 6 звеньев α-глюкозы.

Свойства крахмала:

 1.  Гидролиз крахмала: при кипячении в кислой среде крахмал последовательно гидролизуется.

 2.  Крахмал не дает реакцию “серебряного зеркала” и не восстанавливает гидроксид меди (II).

  3. Качественная реакция на крахмал: синее окрашивание с раствором йода.

Получение

      Получают крахмал  из природных крахмалосодержащих  продуктов, чаще всего картофеля и кукурузы. Он широко используется в качестве продукта питания, а также как сырье для производства глюкозы и этилового спирта.

 

Целлюлоза

     Целлюлоза  (клетчатка) – наиболее распространенный растительный полисахарид. Цепи целлюлозы построены из остатков β-глюкозы и имеют линейное строение.

Молекулярная масса целлюлозы  – от 400 000 до 2 млн.

Свойства целлюлозы.

1. Горение

(С₆Н₁₀О₅)_n + О₂ à CO₂ + Н₂О

Без доступа кислорода – до угля и воды

(С₆Н₁₀О₅)_n  à C + Н₂О

2. С йодом целлюлоза сине-фиолетовое окрашивание не дает.

3. Образование сложных эфиров с азотной и уксусной  кислотами.