Лабораторная работа№ 9
«Углеводы»
Учебная цель: познакомиться с важнейшими химическими свойствами глюкозы, сахарозы и крахмала.
Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:
Студент должен:
уметь:
– определять принадлежность веществ к различным классам органических соединений;
– характеризовать общие химические свойства органических соединенийна основе наличия функциональных групп;
– выполнять химический эксперимент по распознаванию важнейших классов органических соединений;
– использовать знания для объяснения химических явлений, происходящих в природе, быту.
знать:
– понятия:углеродный скелет, функциональная группа;
– важнейшие вещества: моносахариды (глюкоза), дисахариды (сахароза), полисахариды (крахмал и целлюлоза).
Краткие теоретические и учебно-методические
материалы по теме лабораторной работы
Углеводы – природные соединения. Являясь основным компонентом пищи, углеводы поставляют большую часть энергии, необходимой для жизнедеятельности. Некоторые углеводы входят в состав нуклеиновых кислот, осуществляющих биосинтез белка и передачу наследственных признаков.
Углеводы широко распространены в природе и играют большую роль в биологических процессах живых организмов и человека. К ним относятся, например, виноградный сахар, или глюкоза, свекловичный (тростниковый) сахар, или сахароза, крахмал и клетчатка. Название "углеводы" возникло в связи с тем, что химический состав большинства соединений этого класса выражался общей формулой Сn(H2O)m. Дальнейшее исследование углеводов показало, что такое название является неточным. Во – первых, найдены углеводы, состав которых не отвечает этой формуле. Во – вторых, известны соединения (формальдегид СН2О, уксусная кислота С2Н4О2), состав которых хотя и соответствует общей формуле Сn(H2O)m, но по свойствам они отличаются от углеводов.
Углеводы в зависимости от их строения можно подразделить на моносахариды, дисахариды и полисахариды.
В молекулах моносахаридов может содержаться от четырех до десяти атомов углерода. Названия всех групп моносахаридов, а также названия отдельных представителей оканчиваются на – оза. Поэтому в зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахариды подразделяют на тетрозы, пентозы, гексозы и т. д. Наибольшее значение имеют гексозы и пентозы.
Рисунок 1 – Классификация углеводов
-
-
Моносахариды
|
|
Дисахариды (олигосахариды)
|
|
Полисахариды
|
Глюкоза
|
|
Фруктоза
|
|
Крахмал
|
|
Целлюлоза
|
-
Глюкоза C6H12O6, химическое строение глюкозы можно выразить формулой:
О
//
СН2ОН – СНОН – СНОН – СНОН – СНОН – С
\
Н
Таким образом, глюкоза – альдегидоспирт (точнее многоатомный альдегидоспирт). Изомер глюкозы – фруктоза (кетоноспирт).
В водном растворе глюкозы находятся в динамическом равновесии три изомерные формы: α – форма, альдегидная и β – форма.
К дисахаридам относятся: сахароза (сахар), мальтоза, лактоза и целлобиоза. Все они имеют молекулярную формулу С12Н22О11. Часто сведения о строении веществ можно получить путём расщепления – гидролиза молекул. Анализ продуктов гидролиза позволяет обнаружить фруктозу и глюкозу. (Молекулы сахарозы состоят из остатков α – глюкозы и β – фруктозы).
Крахмал – полисахарид. Это белый аморфный порошок, не растворимый в воде. В горячей воде крахмальные зёрна набухают и образуют коллоидный раствор, называемый крахмальным клейстером. Крахмал – природное высокомолекулярное соединение, формула (С6Н10О5)n (n – от нескольких сотен до нескольких тысяч). О строении крахмала можно судить по продуктам его гидролиза. Гидролиз обычно проходит постепенно: вначале образуются продукты с меньшей молекулярной массой, чем крахмал, – декстрины, затем дисахарид – мальтоза и, наконец, глюкоза. Схема гидролиза:
(С6Н10О5)n → (С6Н10О5)n – x → C12H22O11 → C6H12O6 .
Установлено, что в результате гидролиза крахмала образуется
α-глюкоза. Отсюда вывод: макромолекулы крахмала состоят из остатков
α-глюкозы. (При неполном гидролизе получается смесь декстринов
и глюкозы, называемая патокой).
Приборы и реактивы:
Штатив с пробирками, спиртовка, держалка, глюкоза, сахароза, крахмал, растворы CuSO4, NaOH, J2, H2SO4, Ca(OH)2 – известковое молоко, аммиачный раствор Ag2O, асбестированная сетка.
Примеры по выполнению лабораторной работы
Наблюдается осаждение серебра на стенках и дне пробирки. Глюкоза, имея альдегидную
группу ,подвергается
окислению аммиачным раствором оксида серебра.
Реакция «серебряного зеркала» – качественная реакция на альдегиды. Глюкоза окисляется до глюконовой кислоты.
Аммиачный р-р
Ag2O
Р-р глюкозы
Задания для лабораторной работы:
1.Свойства глюкозы.
В пробирку внесите 5 капель раствора глюкозы, каплю раствора соли меди (II) и при взбалтывании несколько капель раствора гидроксида натрия до образования светло – синего раствора. Такой опыт проделывали с глицерином. Что общего в его свойствах с глюкозой? Что доказывает опыт с глюкозой? О наличии каких функциональных групп подтверждает опыт, к какому классу веществ относится глюкоза. Составить уравнение реакции глюкозы с гидроксидом меди (II).
Полученный раствор нагреть. Что наблюдаете? Наличие, какой функциональной группы в молекуле глюкозы подтверждает опыт? Составить уравнение реакции глюкозы с гидроксидом меди (II) при нагревании.
В пробирку внести 4 капли раствора глюкозы, 4 капли аммиачного раствора Ag2O и нагреть. Как только заметите "зеркало", прекратить нагревание. Составить уравнение реакции, записать название реакции, сделать общий вывод.
2.Свойства сахарозы.
В пробирку внесите 5 капель раствора сахарозы, каплю раствора соли меди (II) и несколько капель раствора NaOH до появления светло – голубого цвета раствора. Что это доказывает?
В пробирку с раствором сахарозы внесите несколько капель известкового молока. Что происходит? Сравните с результатом в опыте с гидроксидом меди (II).
В пробирку налить 0,5 мл раствора сахарозы, добавить 5 капель раствора H2SO4 и смесь нагревать 2-3 минуты. Затем прилить каплю раствора соли меди и избыток раствора щелочи (она нужна и для нейтрализации кислоты, и образования гидроксида меди (II) до образования светло – синего раствора, после чего нагрейте его. Что наблюдаете? Наличие какого вещества подтверждается? Сделайте вывод о строении молекулы сахарозы. (Записать уравнение реакции гидролиза сахарозы).
3.Свойства крахмала.
Поместить крахмал в пробирку (небольшое количество) и прилить
2 мл воды (холодной). Содержимое взболтать. Далее вылить небольшими порциями содержимое пробирки (при помешивании) в стакан с 5-6 мл горячей воды. Полученный крахмальный клейстер – коллоидный раствор – использовать для проведения последующих опытов.
а) Качественная реакция на крахмал.
К 5-6 каплям крахмального клейстера в пробирке прибавить каплю спиртового раствора йода. Какую окраску принимает раствор?
б) Налить в стакан 6 мл крахмального клейстера, 1 мл раствора H2SO4 и нагревать через асбестированную сетку. Нагревать осторожно, чтобы не произошло обугливание. Постепенно мутный раствор крахмала становится прозрачным. (Если получился раствор желтоватого цвета, гидролиз крахмала закончен; при отсутствии такой окраски продолжать нагревание). Стакан снять с асбестированной сетки и проделать опыт, подтверждающий, что в растворе в результате гидролиза содержится раствор глюкозы. Для этого из раствора взять 2-3 капли гидролизата в пробирку, добавить каплю раствора соли меди и несколько капель раствора NaOH до появления синеватой окраски раствора. Раствор слабо нагреть. Что наблюдаете? Составить схему гидролиза крахмала и уравнение реакции, проделанной вами, на конечный продукт этого процесса.
в) ферментативный гидролиз крахмала.
Под действием пищеварительного фермента амилазы (птиалина) происходит гидролиз крахмала.
Хорошо разжеванный маленький кусочек чёрного хлеба поместить в пробирку. Прилить к нему каплю раствора соли меди (II) и несколько капель раствора NaOH до появления слабо – голубого окрашивания. Содержимое пробирки нагреть. Что замечаете? Указать конечный продукт ферментативного гидролиза крахмала.
Контрольные вопросы
1.Какие вещества относятся к углеводам и почему им было дано такое название?
2.Какие химические свойства для глюкозы и глицерина являются общими и чем эти вещества отличаются друг от друга? Напишите уравнения соответствующих реакций.
|
