Способы получения крахмала уравнение реакции

Крахмал

Характеристики и физические свойства крахмала

Его молекулы состоят из линейный и разветвленных цепей, содержащих остатки α-глюкозы. Фрагмент структуры крахмала выглядит следующим образом:

Крахмал является природным высокомолекулярным соединением и представляет собой смесь двух полисахаридов: амилозы и амилопектина. Число повторяющихся звеньев в различных молекулах амилозы и амилопектина варьируется от нескольких сотен до нескольких тысяч. Поэтому говорят только о средней молекулярной массе крахмала.

В горячей воде крахмальные зерна набухают и образуют коллоидный раствор, называемый крахмальным клейстером. Крахмал не обладает сладким вкусом.

Получение крахмала

В промышленности крахмал получают из картофеля (содержание крахмала – до 24%) или зерен кукурузы (57 – 72%).

Химические свойства крахмала

Крахмал способен гидролизоваться при нагревании в кислой среде, причем конечным продуктом гидролиза является глюкоза:

Крахмал дает интенсивное синее окрашивание с йодом — это качественная реакция на йод.

Крахмал может образовывать эфиры за счет гидроксильных групп, однако они не имеют практического значения.

Применение крахмала

Крахмал – важнейшее пищевое вещество для человека и животных. В составе картофеля и зерновых культур (на крахмал приходится до 75% массы пшеничной муки) он потребляется в огромных количествах.

Примеры решения задач

Задание	Массовая доля крахмала в картофеле равна 20%. Рассчитайте массу глюкозы, которую можно получить из 891 кг картофеля. Выход продукта реакции примите равным 50%.
Решение	Запишем уравнение гидролиза крахмала:

Массовая доля крахмала в составе состава НХ рассчитывается по следующей формуле:

Тогда масса крахмала в нем будет равна:

Рассчитаем количество вещества крахмала:

Согласно уравнению реакции, количество вещества глюкозы будет равно:

Теоретическая масса глюкозы рассчитывается как:

Выход продукта реакции – это отношение его масс:

Найдем массу глюкозы, которую можно получить из 891 кг картофеля:

m_prac = η/100% × m_theor = 50/100 × 198x 2 = 0,5 × 198x 2 = 99x 2 кг.

Ответ Масса глюкозы равна 99x 2 кг

Задание	Из крахмала массой 8,1 г получена глюкоза, выход которой составил 70%. К глюкозе добавлен избыток аммиачного раствора оксида серебра. Рассчитайте массу серебра, образовавшегося при этом.
Решение	Запишем уравнение гидролиза крахмала:

Рассчитаем количество вещества крахмала:

Согласно уравнению реакции, количество вещества глюкозы будет равно:

Теоретическая масса глюкозы рассчитывается как:

Выход продукта реакции – это отношение его масс:

Найдем массу глюкозы, которую можно получить из 8,1 г крахмала:

m_prac = η/100% × m_theor = 70/100 × 9x 2 = 0,7 × 9x 2 = 6,3x 2 г.

Количество вещества глюкозы равно:

Запишем уравнение взаимодействия глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра:

Согласно уравнению реакции n(C₆H₁₂O₆) :n(Ag) = 1:1, т.е.

Рассчитаем массу выделившегося серебра:

m(Ag) = n(Ag) × M(Ag) = 0,035x 2 × 108 = 3,78x 2 г.

Источник

§ 43. Крахмал

Сайт:	Профильное обучение
Курс:	Химия. 10 класс
Книга:	§ 43. Крахмал
Напечатано::	Гость
Дата:	Понедельник, 22 Ноябрь 2021, 01:55

Оглавление

Крахмал

Крахмал представляет собой белый порошок. В отличие от глюкозы, фруктозы и сахарозы, он не имеет сладкого вкуса и не растворяется в холодной воде. При смешивании с горячей водой крахмал образует вязкий, клейкий коллоидный раствор — клейстер. При помощи этого раствора можно приклеить бумагу к различным поверхностям.

Крахмал широко распространён в природе, он образуется в результате фотосинтеза и накапливается в семенах, клубнях и плодах растений (рис. 43.1). Наиболее богаты крахмалом зёрна кукурузы, пшеницы и риса (содержание крахмала достигает 70–80 %), а также клубни картофеля (более 20 %).

Состав и строение крахмала

Рассмотрим состав и строение крахмала. Молекулярная формула крахмала — (C₆H₁₀O₅)_n, то есть крахмал является полимером. Установлено, что макромолекулы крахмала состоят из остатков α-глюкозы. Тогда процесс образования крахмала из глюкозы можно представить следующей схемой:

Таким образом, крахмал является продуктом поликонденсации глюкозы. Макромолекула крахмала состоит из большого числа остатков моносахарида глюкозы. Поэтому крахмал является полисахаридом.

Макромолекулы крахмала могут быть линейными или разветвлёнными, то есть крахмал представляет собой смесь двух полимеров, которые называются амилоза и амилопектин.

Амилоза — неразветвлённый полимер (рис. 43.2). Макромолекулы амилозы имеют форму спирали. Внутри спирали могут разместиться некоторые молекулы, например молекула иода. При этом образуется так называемое соединение включения, в котором молекула иода «включена» внутрь спиралевидной макромолекулы амилозы. Это соединение имеет ярко-синий цвет. Образование ярко-синего соединения включения при взаимодействии с иодом является качественной реакцией на крахмал, и наоборот, с помощью крахмального раствора можно обнаружить даже небольшие количества иода.

Крахмал содержит также разветвлённые макромолекулы. Разветвлённый полимер называется амилопектин (рис. 43.2).

Подобно растениям, в животных организмах также содержится полисахарид, состоящий из остатков α-глюкозы. Он называется гликоген. Гликоген похож по строению на амилопектин, но является ещё более разветвлённым (рис. 43.2).

Химические свойства крахмала

В макромолекуле крахмала циклические формы глюкозы зафиксированы, поэтому крахмал не проявляет свойства, характерные для альдегидов. Крахмал не даёт реакцию «серебряного зеркала» и не образует красный осадок оксида меди(I) при нагревании с гидроксидом меди(II).

В то же время крахмал проявляет некоторые химические свойства, присущие сахарозе. Мы уже знаем, что, в отличие от моносахаридов, дисахарид сахароза подвергается гидролизу. При этом происходит расщепление молекулы сахарозы, и образуются две молекулы моносахаридов: глюкозы и фруктозы (§ 42). Будучи полисахаридом, крахмал также подвергается гидролизу. Если нагреть крахмальный клейстер с несколькими каплями серной кислоты, то происходит постепенное расщепление макромолекул крахмала. При этом сначала образуются продукты частичного расщепления макромолекул, имеющие молекулярную массу меньше, чем у крахмала, — декстрины. При дальнейшем расщеплении молекул может образоваться дисахарид мальтоза. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза:Ознакомиться с тем, как на практике проводят гидролиз крахмала, вы можете, перейдя по ссылке в QR-коде.

Применение и получение и крахмала

Крахмал является одним из наиболее распространённых углеводов в рационе питания человека. Под действием пищеварительных ферментов макромолекулы крахмала гидролизуются до глюкозы. В клетках происходит окисление глюкозы до углекислого газа и воды. Этот процесс сопровождается выделением большого количества энергии, необходимой для функционирования организма. Излишки глюкозы накапливаются «про запас» в клетках в виде гликогена.

Крахмал используется для приготовления разнообразных продуктов питания: киселей, муссов, желе, кондитерских и кулинарных изделий. Его применяют для обработки тканей и получения клеевых составов. В химических лабораториях крахмал используют как чувствительный индикатор на наличие иода.

Частичным гидролизом крахмала получают пáтоку — густую сладкую массу, представляющую собой смесь декстринов, мальтозы и глюкозы.

Пáтока используется в пищевой промышленности при производстве кондитерских изделий и др.

Полным гидролизом крахмала получают глюкозу. Реакции брожения глюкозы используют для производства этилового спирта, молочной кислоты и других веществ.

Получают крахмал выделением из природных источников (зёрна злаков, клубни картофеля).

Крахмал является природным полисахаридом, он образуется в результате фотосинтеза и накапливается в растениях.

Макромолекулы крахмала состоят из остатков α -глюкозы, связанных между собой кислородными мостиками.

Крахмал представляет собой смесь двух полимеров — амилозы и амилопектина.

Качественной реакцией на крахмал является образование ярко-синего соединения включения при взаимодействии с иодом.

В результате полного гидролиза крахмала образуется глюкоза.

Крахмал получают выделением из природных источников — картофеля, риса, пшеницы, кукурузы.

В животных организмах также имеется полисахарид, состоящий из остатков α -глюкозы. Он называется гликогеном.

Вопросы и задания

1. Приведите молекулярную формулу крахмала и уравнение реакции его полного гидролиза.

2. Напишите схему получения крахмала из глюкозы. Почему реакция получения крахмала из глюкозы называется поликонденсацией, а не полимеризацией?

3. В домашних условиях легко выполнить следующий эксперимент. Если на кусочек белого хлеба либо свежий срез клубня картофеля нанести каплю иодной настойки, появится синее окрашивание. Объясните наблюдаемый эффект.

4. К крахмальному клейстеру добавили несколько капель серной кислоты и смесь нагрели. Затем раствор нейтрализовали щёлочью. Будет ли полученная смесь давать реакцию «серебряного зеркала»? Приведите уравнения реакций.

5. При гидролизе крахмала может быть получен дисахарид мальтоза. Приведите структурную формулу мальтозы. Составьте уравнение реакции гидролиза мальтозы, используя структурные формулы веществ.

6. Средняя относительная молекулярная масса крахмала равна 405 000. Укажите среднее число остатков глюкозы в молекуле крахмала.

7. Рассчитайте массы: а) пшеницы, б) картофеля, которые теоретически потребуются для получения 100 л этанола плотностью 0,79 г/мл. Содержание крахмала в пшенице и клубнях картофеля принять равными 75 % и 24 % по массе соответственно.

8. Массовая доля крахмала в кукурузе составляет 65 %. Суммарный выход получения этанола из кукурузы равен 70 % от теоретически возможного. Укажите массу этанола, которая будет получена из 324 г кукурузы.

Источник

Крахмал, свойства, получение и применение

Крахмал, свойства, получение и применение.

Крахмал – растительный полисахарид со сложным строением, смесь полисахаридов амилозы и амилопектина, мономером которых является α-глюкоза.

Крахмал, формула, молекула, строение, состав, вещество:

Крахмал – растительный полисахарид со сложным строением, смесь полисахаридов амилозы и амилопектина, мономером которых является α-глюкоза.

Крахмал – смесь макромолекул амилозы и амилопектина, имеющая формулу (C₆H₁₀O₅)_n.

Крахмал – природный углевод, накапливаемый в клетках растений в виде крахмальных зерен и выделяемый из крахмалсодержащего сырья при его переработке.

Таким образом, в состав крахмала входят амилоза и амилопектин. Соотношение амилозы и амилопектина различно в различных крахмалах: амилозы 13-30 %; амилопектина 70-85%. Звенья амилозы и амилопектина соединены между собой в цепочки посредством α-(1→4) гликозидных связей.

Амилоза – полисахарид, образованный линейными или слаборазветвлёнными цепочками остатков α-глюкозы, соединённых α-(1→4) гликозидными связями. Цепочка амилозы состоит из 200-1000 структурных единиц (остатков α-глюкозы) и закручена в спираль. На каждый виток приходится по шесть остатков α-глюкозы. Молекулярная масса амилозы колеблется от 50 000 до 160 000. Благодаря своему строению (цепочки молекулы амилозы закручены в спираль) амилоза растворима в горячей воде .

Амилопектин – полисахарид, образованный разветвлёнными цепочками остатков α-глюкозы, соединённых α-(1→4) и в точках разветвления цепи α-(1→6) гликозидными связями. Цепочка амилопектина состоит из 6000-40000 структурных единиц (остатков α-глюкозы). Цепочка амилопектина имеет разветвленное строение через каждые 20-25 остатков α-глюкозы, в точках разветвления цепи остатки α-глюкозы связаны между собой α-(1→6) гликозидными связями. Структура амилопектина трехмерна, его ветви расположены по всем направлениям и придают молекуле сферическую форму. Молекулярная масса амилопектина достигает 1 000 000. Амилопектин не растворим в холодной воде, в горячей воде образует студенистую часть клейстера.

Помимо полисахаридов (амилозы и амилопектина) в состав крахмала входят неорганические вещества (остатки фосфорной кислоты), липиды, жирные кислоты.

Аналогичную химическую формулу имеет и гликоген (называемый животным крахмалом). Гликоген – это полисахарид состава (C₆H₁₀O₅)_n, образованный остатками глюкозы, соединёнными α-(1→4) и в местах разветвления – α-(1→6) гликозидными связями. В клетках животных гликоген служит основным запасным углеводом и основной формой хранения глюкозы. Откладывается в виде гранул в цитоплазме клеток (главным образом в клетках печени и мышц). Гликоген отличается от крахмала более разветвлённой и компактной структурой, а также физическими и химическими свойствами.

Строение молекулы крахмала, структурная формула крахмала:

По внешнему виду крахмал представляет собой белое аморфное вещество без вкуса и запаха.

Крахмал не растворяется в холодной воде. В горячей воде сначала полностью растворяется амилоза, а амилопектин не растворяется, а разбухает, образуя вязкий коллоидный раствор – крахмальный клейстер. Не растворим в этаноле.

При сжатии порошка крахмала он издаёт характерный скрип, вызванный трением частиц.

Биологическая роль для организма человека крахмала заключается в том, что наряду с сахарозой он служит основным источников углеводов – одного из важнейших компонентов пищи. Крахмал самый распространенный углевод в рационе человека.

Попадая в организм человека или животных в желудок и в кишечник, под действием собственных ферментов крахмал гидролизуется до глюкозы, после чего всасывается и попадает в кровь. Далее в клетках человека или животных глюкоза окисляется до углекислого газа и воды с выделением энергии, необходимой для функционирования живого организма.

Крахмал не имеет температуру плавления. При температуре 410 °C самовозгорается.

Крахмал в природе:

Крахмал является весьма распространённым в природе веществом. Крахмал синтезируется в хлоропластах растений под действием света при фотосинтезе в результате полимеризации глюкозы.

Процесс получения крахмала в клетках растений можно описать следующими химическими уравнениями:

В общем виде это уравнение можно записать как:

Для растений крахмал служит запасом питательных веществ (в качестве резервного источника питания) и накапливается в основном в плодах, семенах и клубнях, а также листьях и стеблях. Наиболее богато крахмалом зерно злаковых растений : риса (до 86 %), пшеницы (до 75 %), кукурузы (до 72 %), а также клубни картофеля (до 24 %). Крахмал, по сути, является главным составляющим семян растений .

Крахмал находится в специальных клетках растений – амилопластах в виде зёрен. Формы зёрен различаются и зависят от вида растений . Крахмальные зёрна представляют собой слоистые крупицы размером от 2 до 100 мкм, внешне напоминающие сферы, овалы, многогранники и пр. Растут крахмальные зёрна слой за слоем. На старый слой наращивается новый и т.д. Крахмальные зёрна в клубнях картофеля плавают в клеточном соке, а в семенах злаков склеены между собой клейковиной.

Крахмал, синтезируемый разными растениями , несколько различается по структуре и размеру зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам.

Крахмал не синтезируется в организмах животных. Аналогичным энергетическим веществом животных клеток является гликоген.

Источник