Линейные и разветвлённые цепи
Переключай состояния и сравнивай схему с объяснением. Модель показывает, что меняется и почему.
Показан маленький фрагмент; реальные макромолекулы намного длиннее.
Учебная модель: размеры, цвета и проекции условны. Линии обозначают связи, а подписи CH₃ и CH₂ — группы атомов. Реакционные схемы показывают итог превращения, а не траектории отдельных атомов.
Состав и строение
Крахмал — смесь природных полисахаридов, построенных из остатков α-глюкозы. В школьной записи повторяющееся звено имеет состав C₆H₁₀O₅, а формула полимера — (C₆H₁₀O₅)ₙ.
Амилоза преимущественно линейна, амилопектин разветвлён. Это различие важно для свойств, хотя элементный состав звеньев одинаков; формула звена не показывает все связи между остатками.
Амилоза
Преимущественно линейные цепи
Амилопектин
Разветвлённые цепи
Звено
C₆H₁₀O₅
Крахмал включает линейные и разветвлённые макромолекулы. Повторяющаяся формула не раскрывает полное строение цепи.
Вода и йод
В холодной воде крахмал не образует обычного истинного раствора. При нагревании с водой гранулы набухают и образуют клейстер.
Йод даёт характерную синюю или сине-фиолетовую окраску с крахмалом, связанную прежде всего с включением йодных частиц в структуры амилозы. Это не простое присоединение йода к двойным связям углерода.
| Признак / пример | Объяснение |
|---|---|
| Холодная вода | Гранулы не растворяются как сахар |
| Нагревание | Набухание и клейстеризация |
| Йод | Характерная окраска |
Крахмальный клейстер отличается от раствора малого сахара. Йодная окраска связана с организацией полимерной структуры.
Крахмальные зёрна в клетках картофеля
Микрофотография в поляризованном свете показывает крахмальные зёрна. Цвета связаны с методом освещения; это не йодная проба.
Alexander Klepnev · Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Циклическая β-D-глюкоза
Модель показывает циклическую форму; в воде она находится в равновесии с другими формами, включая открытую.
Benjah-bmm27 · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Гидролиз
При гидролизе связи между глюкозными остатками постепенно разрываются. Через более короткие фрагменты и дисахариды при полном гидролизе получают глюкозу.
Школьная суммарная запись: (C₆H₁₀O₅)ₙ + nH₂O → nC₆H₁₂O₆. Она пренебрегает концевыми группами длинной цепи, что соответствует используемой формуле повторяющегося звена.
162 г звеньев
Соответствуют 180 г глюкозы
Катализ
Кислота или ферменты
Неполный гидролиз
Смесь промежуточных фрагментов
Полный гидролиз крахмала даёт глюкозу. Вода участвует в разрыве связей между остатками.
Роль и применение
Растения запасают крахмал в семенах, клубнях и других органах. Гидролиз делает глюкозные остатки доступными для дальнейших превращений.
Промышленно получают продукты частичного гидролиза и глюкозу; её можно подвергнуть брожению. При расчёте из технического сырья сначала учитывают массовую долю крахмала, затем стехиометрию и выход. Если в 200 г сырья 81% крахмала, его масса 162 г. При полном гидролизе это соответствует 180 г глюкозы; при выходе 90% получится 162 г глюкозы. Здесь одинаковые конечная и начальная массы случайны: расчёт прошёл через два разных множителя.
Сырьё
Определить долю крахмала
Гидролиз
Перейти от 162 к 180
Брожение
Учесть выход этанола из глюкозы
Крахмал выполняет запасную функцию и служит сырьём. Расчёт ведут по массе самого полимера, а не всей растительной смеси.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 10 класс», § 43. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 10 класс. Химия — § 43. Крахмал.pdf. Учтены границы структурных моделей, влияние среды реакции и различия между составом и строением.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
OpenStax: Organic Chemistry · OpenStax: реакции моносахаридов