Jaka jest reakcja srebrnego lustra? Eksperyment chemiczny: otrzymanie srebrnego lustra

Reakcja srebrnego lustra to fantazyjna nazwa reakcji chemicznej, w wyniku której na ściankach naczynia, w którym zachodził proces, wytrąca się cienka warstwa srebra. Dawno, dawno temu w ten sposób traktowano wszystkie powierzchnie, które wymagały powłoki lustrzanej.

Obecnie tę metodę uzyskiwania cienkiej nalotu metalu na szkle lub ceramice stosuje się tylko w przypadku konieczności wytworzenia warstwy przewodzącej na dielektrykach, a także przy produkcji optyki do teleskopów, aparatów fotograficznych itp. Reakcja ta może być również wykorzystana do uzyskać. Taka poetycka nazwa prostej reakcji chemicznej opiera się na ekscytacji, jaka pojawia się w przypadku metali szlachetnych – złota i srebra.

Aby przeprowadzić redukcję srebra z tlenku nie w warunkach laboratoryjnych, konieczne jest rozpuszczenie azotanu srebra w wodzie. Można go dostać w aptece. To jest ołówek lapisowy. Lepiej jest używać wody destylowanej. Można go uzyskać po prostu poprzez skroplenie wody wyparowującej z wrzącego czajnika. Jeśli zaczniemy od półlitrowego pojemnika, to w tej ilości roztworu azotanu srebra konieczne jest rozpuszczenie amoniaku (1 łyżeczka). Tutaj musisz dodać 2-3 krople formaldehydu - formaldehyd.

Żadne odczynniki nie reagują natychmiast, dlatego roztwór dokładnie wstrząśnij i pozostaw na około jeden dzień. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, w tym okresie słoik zostanie pokryty cienką metalową warstwą. Tą samą warstwą pokryjesz przedmiot, który umieścisz w słoiku.

Czasami coś idzie nie tak i zamiast lustra w wyniku reakcji powstają szare wytrącone płatki. Sugeruje to, że odczynniki nie były całkowicie czyste. Najczęściej reklamacji należy dokonać w zakresie wody i czystości naczyń. Szczególną uwagę należy zwrócić na kwasowość wody, ponieważ większość niespodzianek ma miejsce w środowisku zasadowym.

Funkcja wskaźnika reakcji

Za pomocą tej reakcji określa się obecność aldehydów w roztworze. Do tej grupy zaliczają się substancje organiczne posiadające grupę aldehydową. W przeciwnym razie nazywane są alkoholami pozbawionymi wodoru. Obecność aldehydu w roztworze daje efekt lustrzany.

Do oznaczania monosacharydów i disacharydów stosuje się amoniakalny roztwór tlenku srebra. Do pierwszej grupy zalicza się glukozę we wszystkich jej stanach izomerycznych, do drugiej grupy zalicza się laktozę i maltozę. Reakcja zwierciadła srebrnego jest szczególnie charakterystyczna dla glukozy, co znajduje odzwierciedlenie w metodach wykrywania glukozy i fruktozy.

Pomimo podobieństwa tych substancji i faktu, że fruktoza jest izomeryczna z glukozą, nadal są one różne. W formie otwartej grupa aldehydowa występuje tylko w glukozie. W związku z tym srebro wytrąci się tylko w obecności glukozy, podczas gdy fruktoza nie wywoła takiej reakcji. Ale w środowisku zasadowym fruktoza może dać pozytywną reakcję.

Zatem tlenek srebra jako odczynnik można zastosować jako wskaźnik obecności określonej grupy substancji w roztworze. Dodatkowo, stosując opisaną reakcję, można otrzymać czyste srebro, srebrne lustro i płytkę pokrytą obustronnie metaliczną powłoką, co jest nie tylko zabawne, ale także często przydatne.

Przed rozpoczęciem eksperymentu chemicznego należy dowiedzieć się, czym jest aldehyd, którego obecność ma zostać określona. Aldehydy to grupa związków organicznych, w których atom węgla ma podwójne wiązanie z atomem tlenu. Każdy taki związek zawiera grupę >C=O. Istota reakcji polega na tym, że w jej wyniku powstaje metaliczne srebro, które osadza się na powierzchni. Reakcję prowadzi się z substancjami zawierającymi grupę aldehydową w roztworze wodnym po podgrzaniu, w obecności amoniaku. Najczęściej w reakcji stosuje się cukier, a jako aldehyd stosuje się cukier zwykły. Zwykle stosuje się substancję zawierającą amoniak.
Należy zachować ostrożność podczas pracy z solami srebra, ponieważ pozostawiają one czarne ślady. Przeprowadź doświadczenie w rękawiczkach.

Jak zachodzi reakcja?

?
Odczynniki do eksperymentu można znaleźć w każdej aptece. Azotan srebra to ołówek lapisowy. Można tam kupić także formaldehyd i amoniak. Potrzebujesz między innymi szkła chemicznego. Substancje, z którymi będziesz miał do czynienia, nie są agresywne, jednak wszelkie eksperymenty chemiczne najlepiej przeprowadzać w probówkach i kolbach wykonanych ze szkła chemicznego. Oczywiście naczynia należy dokładnie umyć. Sporządzić wodny roztwór azotanu srebra AgNO3. Dodaj do niego amoniak, czyli wodorotlenek amonu NH4OH. Tworzysz tlenek srebra Ag2O, który wytrąca się w postaci brązowego osadu. Następnie roztwór staje się klarowny i tworzy się kompleks OH. To on działa na aldehyd podczas reakcji redoks, w wyniku której powstaje sól amonowa. Wzór tej reakcji wygląda następująco: R-CH=O + 2OH --> RCOONH4 + 2Ag +3NH3 + H2O. Jeśli podczas reakcji pozostawisz w słoiku szklany pręt lub talerz, to po około dniu pokryje się on błyszczącą warstwą. Ta sama warstwa tworzy się na ściankach naczynia.
Reakcję można zapisać w uproszczony sposób: R-CH=O + Ag2O --> R-COOH + 2Ag.

Jak robiono lustra

Przed pojawieniem się metody rozpylania, reakcja srebrnego lustra była jedyną metodą wytwarzania luster na szkle i porcelanie. Obecnie tą metodą uzyskuje się warstwę przewodzącą na szkle, ceramice i innych dielektrykach. Technologia ta wykorzystywana jest do tworzenia powlekanych optyk do obiektywów fotograficznych, teleskopów itp.

Trzeba zrozumieć, na czym polega reakcja srebrnego lustra? Reakcja lustrzanego srebra to proces redukcji metalicznego srebra z amoniakalnego roztworu tlenku srebra.

Ag2O + 4NH4OH ↔ 2OH + H2O

Tlenek srebra w wodnym roztworze amoniaku rozpuszcza się tworząc złożony związek srebra - wodorotlenek srebra (I) OH.

Dodanie dowolnego aldehydu (formaldehydu) do kompleksowego związku srebra powoduje powstanie metalicznego srebra w wyniku reakcji utleniania i redukcji. W wyniku reakcji na ściankach szklanej probówki powstanie piękna lustrzana powłoka srebra lub lustro.

R-CH=O + 2OH → 2Ag ↓ + R-COONH4 + 3NH3 + H2O

W każdym podręczniku chemii można przeczytać, że reakcję srebrnego lustra można wykorzystać do wykrywania aldehydów. Na przykład glukoza daje reakcję „srebrnego lustra”, ale fruktoza nie. Istnieje jednak wiele substancji chemicznych, które podobnie jak aldehydy mogą reagować ze srebrnym lustrem.

Jak w praktyce przeprowadzić reakcję srebrnego lustra?

Na pierwszy rzut oka wydaje się, że przeprowadzenie reakcji srebrnego lustra jest bardzo łatwe, jednak nie jest to do końca prawdą. Wszystko wydawało się proste, można wziąć roztwór amoniaku z odrobiną aldehydu, mógł to być roztwór formaldehydu lub glukozy i przeprowadzić reakcję srebrnego lustra. Czy jest to jednak proste i prymitywne podejście do zrozumienia, na czym polega reakcja srebrnego lustra? Taka reakcja może prowadzić do rozczarowania. Zamiast oczekiwanej lustrzanej powłoki na szkle może powstać czarna lub brązowa zawiesina srebra w roztworze.

Zwykle reakcja w tak prosty sposób kończy się w większości przypadków niepowodzeniem. Nawet jeśli uda im się stworzyć lustro, będzie ono bardzo niskiej jakości. Warstwa srebra okazuje się krucha i nierówna. Dlaczego tak się dzieje? Powodów tak nieudanej reakcji jest wiele. Spośród nich można wyróżnić dwie główne przyczyny: nieprzestrzeganie niezbędnych warunków reakcji lub źle przygotowana powierzchnia szkła do srebrzenia.

W wyniku reakcji powstaje dodatnio naładowany jon srebra, który łączy się z grupą aldehydową, tworząc drobne lub koloidalne cząsteczki srebra. Takie drobne cząsteczki mogą ściśle przylegać do powierzchni szkła lub pozostawać w roztworze w postaci srebrnej zawiesiny.

Aby cząstki srebra koloidalnego solidnie przylegały do ​​szkła i tworzyły mocną i jednolitą warstwę srebra, czyli lustro, przed srebrzeniem powierzchnię szkła należy najpierw odtłuścić. Powierzchnia szkła powinna być nie tylko idealnie czysta, ale także możliwie gładka.

Głównym zanieczyszczeniem szkła jest tłuszcz, który należy usunąć. Aby usunąć tłuszcz, użyj roztworu alkalicznego, gorącej mieszaniny chromu, a następnie szkło wielokrotnie myj wodą destylowaną. Jeśli nie ma zasad, w ostateczności możesz użyć zwykłego syntetycznego detergentu do mycia naczyń. Po odtłuszczeniu warto przepłukać szkło roztworem chlorku cynawego i wodą destylowaną.

Wszystkie roztwory należy sporządzać z wodą destylowaną. Jeśli woda destylowana nie jest dostępna, w ostateczności można użyć wody deszczowej. Aby zredukować srebro metaliczne, w reakcji srebrnego zwierciadła często stosuje się środki redukujące: formaldehyd lub glukozę. Wybór tych dwóch substancji zależy od celu, w jakim będzie stosowana reakcja chemiczna.

Reakcja srebrnego lustra z użyciem formaldehydu

Aby zademonstrować eksperyment, można przeprowadzić reakcję srebrnego lustra z udziałem formaldehydu. Jeśli chcesz zrobić wysokiej jakości lustro o trwałej i jednolitej powierzchni, lepiej użyć glukozy.

Do srebrnego szkła lepiej jest wziąć srebro, które zawiera sól srebra - azotan srebra. Do azotanu srebra dodaje się roztwory amoniaku i zasady. Osadzanie srebra na szkle musi odbywać się w roztworze alkalicznym. W takim przypadku nie powinno być zbyt dużo roztworu alkalicznego, ponieważ jego nadmiar jest również niepożądany. W zależności od techniki reakcję srebrnego lustra przeprowadza się w temperaturze pokojowej lub po podgrzaniu.

Kiedy roztwór zmienia kolor na brązowy, oznacza to, że w roztworze utworzyły się maleńkie cząstki koloidalne srebra. Później na powierzchni szkła tworzy się cienka lustrzana powłoka zredukowanego srebra. Bardzo łatwo jest przeprowadzić reakcję srebrnego lustra, ale uzyskanie wysokiej jakości lustra może być bardzo trudne. Aby uzyskać wysokiej jakości srebrną powłokę - srebrne lustro, trzeba włożyć w to dużo pracy, ale trzeba być ostrożnym i bardzo wytrwałym.

W ramach eksperymentu można przeprowadzić proste srebrzenie szkła, w celu wstępnego zapoznania się i sprawdzenia, jaka jest reakcja srebrnego lustra? Demonstrując tę ​​reakcję, wynikiem może być lustro niezbyt dobrej jakości.

Do przeprowadzenia reakcji potrzebne będą: czysta szklana kolba o pojemności 50 - 100 ml, roztwór amoniaku o stężeniu od 2,5 do 4%, 2% roztwór azotanu srebra i roztwór formaldehydu.

Przed srebrzeniem przygotowujemy kolbę do reakcji chemicznej. Oczyśćmy kolbę z zanieczyszczeń mechanicznych przecierając ją szczoteczką i mydłem, a następnie opłuczmy kolbę wodą destylowaną. Następnie płuczemy go mieszaniną chromu, a następnie ponownie płuczemy wodą destylowaną.

Wlać 2% roztwór do jednej czwartej kolby, następnie stopniowo dodawać do tego roztworu roztwór amoniaku. Roztwór amoniaku przygotowuje się z szybkością pobierania 25% roztworu amoniaku i rozcieńczania go wodą destylowaną 8 do 10 razy. Do azotanu srebra stopniowo dodajemy roztwór amoniaku, aż wytrącający się osad całkowicie rozpuści się w jego nadmiarze. Do powstałego roztworu stopniowo dodawaj wzdłuż ścianki roztwór formaliny - 0,5 - 1 ml. Umieść szklaną kolbę w pojemniku z gorącą lub jeszcze lepiej wrzącą wodą. Wkrótce zacznie formować się na kolbie, tworząc ładne srebrne lustro.

Główną wadą tej techniki jest to, że do roztworu azotanu srebra należy dodać nie tylko roztwór amoniaku, ale także zasadę (może to być wodorotlenek sodu - NaOH lub wodorotlenek potasu - KOH). Aby uzyskać wysokiej jakości powłokę lustrzaną, należy najpierw dodać amoniak, a następnie zasady.

Aby po prostu zademonstrować reakcję srebrnego lustra, możesz zrobić odwrotnie: najpierw dodaj zasadę do azotanu srebra, aż przestanie tworzyć się brązowy osad - (Ag2O), a następnie dodaj roztwór amoniaku, aż osad całkowicie się rozpuści:

2Ag+ + 2OH - = Ag2O + H2O

Ag2O + 4NH3 + H2O = 2OH

Podczas wykonywania tej techniki może wytrącić się biały osad, najprawdopodobniej będzie to metenamina (lub heksametylenotetramina):

6CH2O + 4NH3 = (CH2)6N4 + 6H2O

Tworzenie się białego osadu jest złym znakiem i nie przyczynia się do uzyskania wysokiej jakości lustra.

Należy szczególnie zauważyć, że reakcja srebrnego lustra musi koniecznie zachodzić w środowisku zasadowym, a nie kwaśnym. W środowisku kwaśnym reakcja srebrnego lustra będzie przebiegać bez tworzenia się srebrnej powłoki. Czasami zdarza się, że podczas mieszania odczynników podłoże nagle staje się kwaśne. Wystarczy dodać nadmiar alkaliów do mieszaniny reakcyjnej, a na ściankach szklanej probówki natychmiast tworzy się srebrne lustro.

Reakcja srebrnego lustra z wykorzystaniem glukozy

Reakcję srebrnego lustra z wykorzystaniem glukozy można przeprowadzić nie tylko w celu zademonstrowania reakcji chemicznej, ale także w celu uzyskania wysokiej jakości srebrnego lustra lub powierzchni przewodzącej.

Wszyscy doskonale wiedzą, że reakcja zwierciadła srebra to proces chemiczny polegający na redukcji metalicznego srebra z amoniakalnego roztworu tlenku srebra (odczynnik Tollensa).

Reakcja srebrnego lustra jest podstawą produkcji srebrnych luster. Aby srebro metaliczne (Ag) nie utleniało się i nie tworzyło czerni (Ag2S), czyli matowienia i zarysowań, pokrywa się je lakierem ochronnym. Aby posrebrzyć lustro należy przygotować dwa świeżo przygotowane roztwory (A i B).

Rozwiązanie - A

W 100 ml wody destylowanej rozpuścić 6 gramów azotanu srebra - (AgNO3), do tego roztworu dodawać wodny roztwór amoniaku, aż do rozpuszczenia początkowo utworzonego osadu. Następnie do powstałego roztworu dodać alkalia - 70 ml 3% roztworu wodorotlenku sodu (NaOH) i ponownie wlać wodny roztwór amoniaku, aż roztwór będzie całkowicie klarowny (bez nadmiaru). Powstały roztwór rozcieńcza się wodą destylowaną do 500 ml.

Rozwiązanie – B

W 25 ml wody destylowanej rozpuścić 1,3 grama glukozy (do powstałego roztworu dodaje się jedną kroplę stężonego kwasu azotowego - HNO3) i powstały roztwór gotować przez dwie minuty. Następnie ostudź roztwór i rozcieńcz go taką samą objętością alkoholu.

Roztwory: Zmieszać A i B tuż przed użyciem w proporcji 10:1. Po wymieszaniu roztworów na szkle w ciągu 30 minut tworzy się gruba warstwa srebra.

Przed posrebrzaniem lustra należy dobrze oczyścić szkło. Jest to bardzo ważny i konieczny warunek. Aby uzyskać wysokiej jakości powłokę lustrzaną, nie można zaniedbać tego warunku. Powierzchnię szkła czyści się gorącą mieszaniną HNO3 + K2Cr2O7, następnie szkło płucze się wodą destylowaną i poddaje działaniu alkoholu.

W celu uzyskania grubszej warstwy srebra obróbkę powierzchni posrebrzanego szkła powtarza się jeszcze raz lub dwa razy świeżo przygotowanymi porcjami roztworów. Następnie przemywany wodą i alkoholem tworzy się osad srebra.

Reakcja srebrnego lustra z użyciem sacharozy

Reakcję srebrnego lustra można przeprowadzić (jeśli nie ma formaldehydu lub glukozy) z udziałem sacharozy. Przed reakcją sacharozę hydrolizuje się kwasami siarkowym i azotowym rozcieńczonymi do 10% stężenia. Do wodnego roztworu cukru dodaje się roztwór kwasu w proporcji: 10 ml kwasu na 100 gramów cukru. Gotuj powstały roztwór przez 15 – 20 minut. Poddana hydrolizie sacharoza staje się mieszaniną glukozy i fruktozy.

Reakcja srebrnego lustra z wykorzystaniem skrobi

Użycie w reakcji skrobi zamiast glukozy prowadzi do niepowodzenia. Dzieje się tak, ponieważ skrobia nie jest całkowicie przekształcana w glukozę w wyniku hydrolizy. Dzięki tej częściowej hydrolizie skrobi powstają dekstryny - polisacharydy, które podobnie jak skrobia składają się z jednostek glukozy o niższej masie cząsteczkowej, w przeciwieństwie do skrobi. Dekstryny na końcach łańcuchów mają grupy aldehydowe, które redukują jon srebra, ale powoduje to powstanie czarnego koloidalnego roztworu srebra zamiast oczekiwanej powłoki lustrzanej. Srebro metaliczne nie osadza się na powierzchni szkła, prawdopodobnie dlatego, że długie liniowe cząsteczki dekstryn stabilizują roztwór srebra koloidalnego. Cząsteczki te, innymi słowy, pełnią funkcję koloidu ochronnego. Aby zapobiec tworzeniu się czarnego koloidalnego roztworu srebra, konieczna jest całkowita hydroliza skrobi.

Tlenek srebra rozpuszcza się tworząc złożony związek - wodorotlenek srebra(I) diaminy OH

po dodaniu aldehydu, w wyniku którego zachodzi reakcja utleniania i redukcji, w wyniku której powstaje metaliczne srebro:

Jeśli reakcję prowadzi się w naczyniu o czystych i gładkich ściankach, wówczas srebro wytrąca się w postaci cienkiej warstwy, tworząc lustrzaną powierzchnię. W przypadku najmniejszego zanieczyszczenia srebro uwalnia się w postaci szarego luźnego osadu.

Reakcję „srebrnego lustra” można zastosować jako reakcję jakościową dla aldehydów. Zatem reakcję „srebrnego lustra” można zastosować do rozróżnienia glukozy i fruktozy. Glukoza jest aldozą (zawiera grupę aldehydową w formie otwartej), a fruktoza jest ketozą (zawiera grupę ketonową w formie otwartej). Dlatego glukoza daje reakcję „srebrnego lustra”, ale fruktoza nie.

Literatura

  • Niekrasow B.V. Podstawy chemii ogólnej. - wyd. 3, wyd. i dodatkowe - M.: „Chemia”, 1973. - T. 2. - 688 s.
  • Nesmeyanov A. N., Nesmeyanov N. A. Początki chemii organicznej. W 2 tomach. - wyd. 2, przeł. - M.: „Chemia”, 1974. - T. 1. - 624 s.

Fundacja Wikimedia.

2010.

    Zobacz, co oznacza „reakcja srebrnego lustra” w innych słownikach:

    Lustra - zdobądź działające w Akademice lub z zyskiem na wyprzedaży w Stroylandiya

    Przetestuj odczynnikiem Tollensa. Po lewej stronie test pozytywny (reakcja z aldehydem). Po prawej stronie negatywny test (reakcja z ketonem) odczynnik Tollensa (wodorotlenek srebra diaminy) alkaliczny roztwór amoniaku srebra OH. Kiedy... ...Wikipedia

    Ow; pl. (jednostka aldehydu, a; m.). [zniekształcony łac. al(cohol)dehyd(rogenatum) alkohol pozbawiony wodoru]. Chem. Związki organiczne, produkt odwodornienia alkoholi pierwszorzędowych (stosowany przy produkcji polimerów lub syntezie organicznej itp.).... ... Słownik encyklopedyczny

    A. ZWIĄZKI JEDNOFUNKCYJNE 1. C1: związki metaloorganiczne. Związki te zwykle wytwarza się dwoma metodami: a) przez działanie aktywnego metalu (Na, Li, Mg, Zn) na halogenek organiczny, na przykład: lub b) przez działanie halogenku mniej... .. . Encyklopedia Colliera

    Polimer- (Polimer) Definicja polimeru, rodzaje polimeryzacji, polimery syntetyczne Informacje o definicji polimeru, rodzaje polimeryzacji, polimery syntetyczne Spis treści Spis treści Definicja Tło historyczne Nauka o rodzajach polimeryzacji ... ... Encyklopedia inwestorów

    Ten artykuł jest o substancji chemicznej. Dla produktu spożywczego, zobacz Cukier . Sacharoza… Wikipedia

    I (chemiczny, glicerynowy francuski, glicerynowy niemiecki i angielski) C2H3O2 = C2H5(OH)2 odkrył w 1779 roku Scheele, który zauważył, że podczas gotowania oliwy z oliwek z litem, oprócz gipsu ołowiowego (mydło ołowiowe, czyli sól ołowiowa kwasów tłuszczowych), okazuje się... ...

    Sacharoza Ogólne Nazwa systematyczna a D glukopiranozyl b D fruktofuranozyd Wzór chemiczny ... Wikipedia

    - (C, masa atomowa 12) jest jednym z pierwiastków szeroko rozpowszechnionych w przyrodzie. Będąc częścią tkanek roślinnych i zwierzęcych (wraz z wodorem, tlenem i azotem), U odgrywa ważną rolę we wszystkich procesach życiowych... ... Słownik encyklopedyczny F.A. Brockhausa i I.A. Efron

    Srebrny- (Srebro) Definicja srebra, wydobycie srebra, właściwości srebra Informacje o definicji srebra, wydobycie srebra, właściwości srebra Spis treści Spis treści Historia Odkrycie. Wydobycie Nazwy od słowa Możliwy niedobór srebra i wzrost Historia stołu ... Encyklopedia inwestorów

Reakcja „srebrnego lustra” to reakcja redukcji srebra w amoniakalnym roztworze tlenku srebra (odczynnik Tollensa). W wodnym roztworze amoniaku tlenek srebra tworzy złożony związek - wodorotlenek srebra diaminy OH

Ag 2 O + 4 NH 4 OH => 2 OH + H 2 O

pod wpływem aldehydu zachodzi reakcja redoks z utworzeniem soli amonowej:

R-CH=O + 2 OH => RCOONH 4 + 2 Ag +3 NH 3 + H 2 O

Srebrne lustro powstaje, gdy srebro redukujące osadza się na gładkich ściankach naczynia z niezbyt stężonych roztworów. Najmniejsze zanieczyszczenia powodują, że srebro redukujące nie „przywiera” do szkła i powoduje jego wytrącenie w postaci luźnego osadu.

Ketony są znacznie trudniejsze do utlenienia niż aldehydy, dlatego ketony nie dają reakcji „srebrnego lustra”, dlatego reakcję „srebrnego lustra” można zastosować jako reakcję jakościową dla aldehydów. Zatem reakcję „srebrnego lustra” można zastosować do rozróżnienia glukozy i fruktozy. Glukoza jest aldozą (zawiera grupę aldehydową w formie otwartej), a fruktoza jest ketozą (zawiera grupę ketonową w formie otwartej). Dlatego glukoza daje reakcję „srebrnego lustra”, ale fruktoza nie.

HOCH 2 (CHOH) 4 HC=O + 2 OH => HOCH 2 (CHOH) 4 COOH + 2 Ag +3 NH 3 + H 2 O

42. Disacharydy. Disacharydy redukujące i nieredukujące. Sacharoza. Maltoza. Celuloza. Laktoza Disacharydy

Disacharydy to węglowodany, które po podgrzaniu z wodą w obecności kwasów mineralnych lub pod wpływem enzymów ulegają hydrolizie, dzieląc się na dwie cząsteczki monosacharydów.

Najbardziej rozpowszechnionym disacharydem jest sacharoza(cukier trzcinowy lub buraczany). Otrzymuje się go z trzciny cukrowej lub buraków cukrowych. Mleko zawiera 5% laktozy – cukru mlecznego. Maltoza Zawarty w kiełkujących ziarnach i powstający podczas hydrolizy skrobi zbożowej. Celobioza jest produktem pośrednim enzymatycznej hydrolizy celulozy.

Struktura. Cząsteczka disacharydu składa się z dwóch cząsteczek monosacharydu połączonych wiązaniem glikozydowym. W zależności od tego, które atomy węgla biorą udział w tworzeniu wiązania glikozydowego, cząsteczka disacharydu może zawierać wolną grupę karbonylową lub nie.

Disacharydy można podzielić na dwie grupy: nieregenerujące i regenerujące. Cukry nieredukujące nie mają grupy OH w żadnym centrum anomerycznym, natomiast cukry redukujące mają wolną grupę OH w centrum anomerycznym.

Cukry nieredukujące nazywane są glikozydami glikozylowymi; redukujące - glikozyloglikozy.

Maltoza– redukujący disacharyd powstający podczas enzymatycznej hydrolizy skrobi. Maltoza składa się z dwóch reszt D-glukozy połączonych w pozycjach wiązaniem glikozydowym.

Sacharoza składa się z reszt glukozy i fruktozy połączonych wiązaniem 1,2-glikozydowym. W sacharozie półacetalowe grupy hydroksylowe obu cząsteczek monosacharydu biorą udział w tworzeniu wiązania glikozydowego, w wyniku czego sacharoza jest cukrem nieredukującym.

Właściwości chemiczne disacharydów:

1) zdolność do hydrolizy: pod działaniem kwasu lub odpowiedniego enzymu następuje rozerwanie wiązania glikozydowego i utworzenie dwóch monosacharydów;

2) utleniają się pod wpływem jonów miedzi, srebra, rtęci, tworzą ozazony i wchodzą we wszystkie reakcje charakterystyczne dla związków zawierających wolne grupy karbonylowe;

3) disacharydy można utlenić do dwutlenku węgla i wody. Pod działaniem enzymów drożdży sacharoza i maltoza wytwarzają etanol, ale laktoza pozostaje niezmieniona.

Laktoza jest disacharydem, to znaczy składa się z dwóch elementarnych cukrów, które reprezentują minimalne jednostki strukturalne. Każdy złożony węglowodan (na przykład skrobia, laktoza lub celuloza) rozkłada się na monosacharydy, które są wchłaniane do krwi i wykorzystywane przez organizm na różne potrzeby. Ponieważ laktoza składa się z dwóch monosacharydów (glukozy i galaktozy), gdy dostanie się do organizmu człowieka pod wpływem enzymów trawiennych, cały związek rozpada się na nie. W wyniku rozkładu laktozy na glukozę i galaktozę, te ostatnie są wchłaniane do krwi i wykorzystywane przez komórki organizmu człowieka. Enzym rozkładający laktozę na galaktozę i glukozę w przewodzie pokarmowym nazywa się laktazą.

43. Polisacharydy. Skrobia, glikogen, błonnik, polisacharydy o dużej masie cząsteczkowej Polisacharydy- ogólna nazwa klasy złożonych węglowodanów wielkocząsteczkowych, których cząsteczki składają się z dziesiątek, setek lub tysięcy monomerów - monosacharydów.

Polisacharydy są niezbędne do życia organizmów zwierzęcych i roślinnych. Stanowią jedno z głównych źródeł energii powstającej w wyniku metabolizmu organizmu. Biorą udział w procesach odpornościowych, zapewniają adhezję komórek w tkankach i stanowią większość materii organicznej w biosferze.

· skrobia jest głównym polisacharydem odkładanym jako rezerwa energetyczna organizmów roślinnych;

· glikogen to polisacharyd odkładany jako rezerwa energetyczna w komórkach organizmów zwierzęcych, ale występuje w małych ilościach w tkankach roślin i grzybów;

· celuloza jest głównym polisacharydem strukturalnym ścian komórkowych roślin;

Skrobia (C6H10O5)n– polisacharyd składający się z dwóch frakcji: 25% liniowej amylozy i 75% rozgałęzionej amylopektyny. Powstaje pod wpływem światła w roślinach podczas fotosyntezy. Substancja ta jest białym proszkiem, który nie rozpuszcza się w zimnej wodzie, tworząc zawiesinę. Po opadnięciu zawiesiny na dnie pojemnika osadza się biały osad, a wodę można łatwo spuścić. Po wyschnięciu skrobia odzyskuje wszystkie swoje właściwości.

W gorącej wodzie substancja ta tworzy roztwór koloidalny - jest to lepka ciecz, zwana także pastą skrobiową i często stosowana w życiu codziennym jako klej. Na tej właściwości opiera się również przygotowywanie galaretek i niektórych deserów. Skrobia jest substancją obojętną chemicznie. Aby mógł zareagować, w procesie tym muszą zostać zaangażowane katalizatory. Zastosowanie tej substancji opiera się na jej właściwościach fizycznych i chemicznych. Dlatego skrobia i jej pochodne są często wykorzystywane w przemyśle spożywczym, tekstylnym i papierniczym. A dla organizmów żywych odgrywa ważną rolę. Aby wykorzystać tę substancję organiczną do celów przemysłowych, poddaje się ją działaniu chemicznemu. Hydroliza skrobi to proces wymiany pomiędzy jonami substancji i wody, który może mieć charakter enzymatyczny lub kwasowy. Hydroliza chemiczna skrobi jest reakcją katalityczną, ponieważ zachodzi podczas ogrzewania w obecności kwasów nieorganicznych. Podczas tej reakcji chemicznej powstaje glukoza, którą można wyrazić równaniem: (C6H10O5)n + nH2O + (kat. H2SO4 + t°) = nC6H12O6.

Ale ostatnio bardzo popularna stała się enzymatyczna hydroliza skrobi. Dzięki specjalnym technologiom uzyskuje się z niego alkohol etylowy, melasę i glukozę w taki sam sposób, jak poprzez hydrolizę chemiczną. Zaletą tego procesu jest to, że jako materiał wyjściowy przyjmuje się rośliny zawierające skrobię, na przykład żyto, ziemniaki, kukurydzę, ryż i niektóre inne. Źródła te zawierają ponadto enzymy amylolityczne, które wykorzystywane są w procesie hydrolizy. Na przykład takimi enzymami są izoamylaza, pullulanaza i glukolinaza. Enzymy to naturalne katalizatory przyspieszające reakcje chemiczne. Schematycznie proces rozkładu skrobi pod działaniem enzymów wygląda następująco: skrobia → skrobia rozpuszczalna (amyloza) → oligosacharydy (dekstryny) → disacharyd (maltoza = słód) → α-glukoza. Można to również wyrazić równaniem: (C6H10O5)n + nH2O + (enzym kat.) = nC6H12O6 Można wyraźnie zobaczyć, że nastąpiła hydroliza chemiczna przeprowadzając eksperyment. Zagotuj mieszaninę pasty skrobiowej i kwasu siarkowego. Sprawdzamy, czy nastąpiła hydroliza - upuść jod. Jeśli reakcja jest ujemna, to znaczy nie ma niebieskiego ani fioletowego koloru, oznacza to hydrolizę. Teraz udowodnimy, że produktem hydrolizy jest glukoza. Do powstałego roztworu dodać zasadę i siarczan miedzi (II) (CuSO4). Osad wodorotlenku miedzi nie wytrąca się; roztwór nabiera jasnoniebieskiego koloru. Podgrzewamy go i obserwujemy powstawanie osadu w kolorze terakoty (cegły) - oznacza to, że roztwór zawiera glukozę, która powstała podczas hydrolizy. Enzymatyczna hydroliza skrobi zachodzi także w organizmie człowieka. Proces ten jest bardzo ważny, ponieważ powstają w nim węglowodany, w szczególności glukoza. Utlenia się w każdej komórce organizmu, tworząc wodę i dwutlenek węgla, uwalniając przy tym energię niezbędną do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Hydroliza skrobi za pomocą enzymów rozpoczyna się w jamie ustnej podczas żucia pokarmu. Ślina ludzka zawiera enzym – amylazę, pod wpływem której skrobia rozkłada się na prostsze składniki – dekstryny. Osoba może nawet poczuć ten proces. Przecież jeśli długo żujesz chleb, w ustach pojawia się słodkawy smak, który wskazuje, że rozpoczął się proces hydrolizy skrobi. Nadmiar glukozy powstający podczas hydrolizy odkłada się w wątrobie w postaci rezerwowego składnika odżywczego – glikogenu.

6 45. Pojęcie substancji pektynowych. Koncepcja modyfikowanej skrobi i hemicelulozy.

Substancje pektynowe to złożone polisacharydy – poligalakturonidy, składające się z reszt kwasu b-D-galakturonowego połączonych wiązaniami 1,4.

Istnieją trzy rodzaje substancji pektynowych:

Protopektyna jest nierozpuszczalnym w wodzie składnikiem ściany komórkowej;

Pektyna jest rozpuszczalnym w wodzie polimerem kwasu galakturonowego zawierającym wiązania estrowe metylowe;

Kwas pektynowy jest rozpuszczalnym w wodzie polimerem kwasu galakturonowego, wolnym od wiązań estrów metylowych. Kwas pektynowy składa się z długich łańcuchów kwasów galakturonowych, zdolnych do tworzenia stałego żelu pektynowego po obróbce solami wapnia.



Powiązane publikacje