Целюлоза – будова, отримання, властивості

Складний вуглевод з групи полісахаридів, що входить до складу клітинної стінки рослин, називається целюлозою або клітковиною. Речовина була виявлена ​​в 1838 році французьким хіміком Ансельмом Пайеном. Формула целюлози – (C6H10O5) n.

Будова

Незважаючи на спільність ознак, целюлоза відрізняється від іншого рослинного полісахариду – крохмалю. Молекула целюлози – довга виключно нерозгалуженими ланцюжок сахаридів. На відміну від крохмалю, що складається із залишків α-глюкози вона включає безліч залишків β-глюкози, пов’язаних між собою.

За рахунок щільного лінійного будови молекули утворюють волокна.

Целюлоза має велику ступінь полімеризації, ніж крохмаль.

Отримання

Целюлозу в умовах промисловості виварюють з деревини (тріски). Для цього застосовують кислі або лужні реагенти. Наприклад, гідросульфіт натрію, гідроксид натрію, луг.

В результаті варіння утворюється целюлоза з домішкою органічних сполук. Щоб її очистити використовують розчин лугу.

Фізичні властивості

Клітковина – несмачне тверде волокнисте речовина білого кольору. Целюлоза погано розчиняється у воді і органічних розчинниках. Розчиняється в реактиві Швейцера – аміачних розчинах гідроксиду міді (II).

Основні фізичні властивості:

• руйнується при 200 ° C;
• горить при 275 ° С;
• самозаймається при 420 ° С;
• плавиться при 467 ° C.

У природі целюлоза знаходиться в рослинах. Вона утворюється в процесі фотосинтезу і виконує в рослинах структурну функцію. Є харчовою добавкою Е460.

Хімічні властивості

Завдяки наявності трьох гідроксильних груп в одному сахаридами клітковина проявляє властивості багатоатомних спиртів і здатна вступати в реакції етерифікації з утворенням складних ефірів. При розкладанні без доступу кисню розкладається на деревне вугілля, воду і летючі органічні речовини.

Основні хімічні властивості клітковини представлені в таблиці.

Целюлозу головним чином використовують для виготовлення паперу, а також для виробництва складних ефірів, спиртів, глюкози.

Що ми дізналися?

Целюлоза або клітковина – полімер з класу вуглеводів, що складається із залишків β-глюкози. Входить до складу рослинних клітинних стінок. Це біле несмачне речовина, який утворює волокна, погано розчинні у воді і органічних розчинниках. Целюлозу виділяють з деревини шляхом варіння. З’єднання вступає в реакції етерифікації і гідролізу, здатне розкладатися в відсутності повітря. При повному розкладанні утворює воду і вуглекислий газ.о газу і води

УСІ УРОКИ ХІМІЇ
11 клас

Цілі уроку: розширити знання учнів про полісахариди та їхні властивості на прикладі целюлози; порівняти будову, фізичні й хімічні властивості целюлози та крохмалю; ознайомити учнів з хімічними властивостями целюлози — окисненням, реакцією гідролізу, етерифікації, термічного розкладання; показати їхнє значення для життєдіяльності живих організмів і людини; скласти порівняльну характеристику властивостей крохмалю й целюлози як полісахаридів; розкрити зв’язок між властивостями, будовою та застосуванням крохмалю й целюлози.

Тип уроку: комбінований урок засвоєння знань, умінь і навичок і творчого застосування їх на практиці.

Форми роботи: фронтальна робота, евристична бесіда, лабораторна робота.

I. Організація класу

II. Перевірка домашнього завдання. Актуалізація опорних знань. Мотивація навчальної діяльності

Завдання записуються або проектуються на дошці.

1) Визначити крохмаль можна розчином, унаслідок чого з’являється. забарвлення.

2) Макромолекули крохмалю побудовані із залишків. целюлози — .

3) Природні полімери целюлоза і крохмаль належать до класу.

4) Формула крохмалю:

5) З перелічених нижче характеристик до фізичних властивостей крохмалю належить:

б) волокниста речовина;

в) речовина, не розчинна у воді й звичайних розчинниках;

г) речовина, не розчинна в холодній воді, у гарячій воді набухає;

д) не має запаху;

6) Якісною реакцією на крохмаль є взаємодія з.

7) Формула целюлози:

8) Укажіть, із залишків якого мономера складаються макромолекули целюлози:

9) З перелічених нижче властивостей до фізичних властивостей целюлози належить:

б) волокниста речовина;

в) речовина, не розчинна у воді й звичайних розчинниках;

г) речовина, не розчинна в холодній воді, у гарячій воді набухає;

10) Реакція розкладання вуглеводів під дією води називається.

11) Укажіть реакцію, у результаті якої утворюються макромолекули целюлози:

12) Укажіть процес, у результаті якого в природі утворюється крохмаль:

а) полімеризація моносахаридів;

2. Запишіть рівняння утворення полісахаридів у загальній формі:

III. Вивчення нового матеріалу

ПОЛІСАХАРИДИ: КРОХМАЛЬ, ЦЕЛЮЛОЗА

1. Розповідь учителя

Целюлоза — найпоширеніший рослинний полісахарид. Від крохмалю целюлоза відрізняється конфігурацією глікозидних зв’язків між циклами й чіткою лінійною будовою.

Ланцюги целюлози побудовані із залишків β-глюкози й мають лінійну будову.

Молекулярна маса целюлози — від 400 тис. до 2 млн.

Целюлоза складається з ниткоподібних молекул, які водневими зв’язками гідроксильних груп усередині ланцюга, а також між сусідніми ланцюгами зібрані в пучки. Саме така будова ланцюгів забезпечує високу механічну міцність, волокнистість, нерозчинність у воді й хімічну інертність, що робить целюлозу ідеальним матеріалом для побудови клітинних стінок.

Ланки β-глюкози надають ланцюговим молекулам випрямленої форми за рахунок внутрішньо- й міжмолекулярних Н-зв’язків. Тому целюлоза має волокнисту структуру й не розчиняється в більшості розчинників.

Вона має велику механічну міцність і виконує роль опорного матеріалу рослин, утворюючи клітини рослинних стінок. Чимало целюлози міститься в деревині й бавовні. Деревина містить 5070 % целюлози, бавовна ж — майже чиста целюлоза.

α-глікозидний зв’язок не руйнується травними ферментами людини, тому целюлоза не може служити їй їжею, хоча в певній кількості є необхідною для нормального харчування баластовою речовиною. У шлунках жуйних тварин містяться ферменти, що розщеплюють целюлозу, тому такі тварини використовують клітковину як компонент їжі.

Незважаючи на нерозчинність целюлози у воді та звичайних органічних розчинниках, вона розчиняється в реактиві Швейцера (розчин купрум(ІІ) гідроксиду в амоніаку), а також у концентрованому розчині цинк хлориду й у концентрованій сульфатній кислоті.

2. Хімічні властивості целюлози

Як і крохмаль, целюлоза в результаті кислотного гідролізу дає глюкозу.

Целюлоза — багатоатомний спирт, на елементарну ланку полімеру якого припадають три гідроксильні групи, через що для целюлози є характерними реакції етерифікації (утворення естерів). Найбільше практичне значення мають реакції з нітратною кислотою й оцтовим ангідридом.

Остаточно етерифікована клітковина відома за назвою піроксилін, що після відповідної обробки перетворюється на бездимний порох. Залежно від умов нітрування можна одержати динітрат целюлози, що в техніці називається колоксиліном. Він також використовується у виготовленні пороху і твердих ракетних палив. Крім того, на основі колоксиліну виготовляють целулоїд.

У результаті взаємодії целюлози з оцтовим ангідридом у присутності оцтової й сульфатної кислот утворюється триацетилцелюлоза.

Триацетилцелюлоза (або ацетилцелюлоза) є цінним продуктом для виготовлення негорючої кіноплівки й ацетатного шовку. Для цього ацетилцелюлозу розчиняють у суміші дихлорметану й етанолу, а одержаний розчин продавлюють крізь фільєри в потік теплого повітря. Розчинник випаровується, а струмені розчину перетворюються на найтонші нитки ацетатного шовку.

Целюлоза не дає реакції «срібного дзеркала».

3. Застосування целюлози

Говорячи про застосування целюлози, не можна не згадати про те, що велика кількість целюлози витрачається для виготовлення різних сортів паперу. Папір — це тонкий шар волокон клітковини, проклеєний і спресований на спеціальній папероробній машині. Використовується також у виробництві штучних волокон.

Зі сказано вище бачимо, що людина настільки широко й різноманітно використовує целюлозу, що застосуванню продуктів хімічної переробки цієї речовини можна присвятити окремий розділ.

IV. Первинне застосування одержаних знань

1. Складання порівняльної характеристики крохмалю й целюлози

Параметр для порівняння