Занятие 31. Углеводы

(Работа рассчитана на 2 часа. Каждый учащийся выполняет по указанию учителя половину описанных здесь опытов. )

Оборудование: железный штатив, спиртовка, асбестовая сетка, стеклянная вата (не обязательно), стеклянная палочка, фильтровальная бумага, воронка, стойка с пробирками, химический стакан, держатель для пробирок, раствор глюкозы (10%), толчёный сахар (сахароза), раствор сахарозы (20%), известковое молоко, концентрированный раствор NaOH, раствор H₂SO₄ (1 : 5), раствор НСl, раствор CuSO₄, крахмал, раствор йода в спирте, кусочек чёрного хлеба, сырой картофель, вата.

На столе общего пользования: аммиачный раствор окиси серебра, медно-аммиачный раствор, аппарат Киппа заряженный на СО₂.

Опыт 1. Восстановление аммиачного раствора окиси серебра глюкозой (реакция серебряного зеркала).

1. К аммиачному раствору окиси серебра, взятому в чистую пробирку, прилейте половинное количество раствора глюкозы.

2. Нагревайте смесь осторожно на спиртовке, обнося пробирку вокруг пламени, чтобы нагрев был равномерным и медленным.

3. Составьте уравнение реакции, зная, что глюкоза здесь окисляется в глюконовую кислоту

а Ag₂O восстанавливается до металлического серебра.

Опыт 2. Изменение сахара при нагревании.

1. Насыпьте в пробирку (на ¹/₄ её высоты) толчёного сахара (сахарозы). Нагревайте медленно в пламени спиртовки.

2. При 160 сахар плавится в прозрачную жидкость. При дальнейшем нагревании (200°) сахар окрашивается в жёлтый, затем в желто-бурый цвет.

3. Отлейте часть расплавленной массы на сложенный в несколько раз лист чистой бумаги. По остывании образуется аморфная масса - "карамель".

4. Оставшуюся часть продолжайте нагревать. Сахар темнеет, обугливается и выделяет белый дым. Происходит сухая перегонка. Выделяющиеся газообразные продукты можно зажечь, если поднести пламя к отверстию пробирки.

Опыт 3. Образование сахарата.

1. В стаканчик налейте около 20 см³ 20% раствора сахара и добавьте такое количество известкового молока (смесь Са(ОН)₃ с водой), чтобы часть извести осталась не растворённой. Перемешивайте содержимое стакана. Образуются растворимые в воде сахараты кальция.

2. Отфильтруйте часть раствора в пробирку.

3. В раствор, находящийся в пробирке пропускайте углекислый газ. При этом образуется осадок карбоната кальция, сахар же остаётся в растворе. Составьте уравнение реакции.

Проведённый опыт показывает наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы и иллюстрирует производственные процессы дефекции (действие извести на сок, содержащий сахар с примесями) и сатурации (действие СO₃ на раствор сахарата).

Опыт 4. Гидролиз сахарозы.

1. Раствор сахарозы не восстанавливает гидрата окиси меди.

В пробирку налейте раствор едкого натра и добавьте несколько капель раствора CuSO₄ (NaOH непременно должен быть в избытке). Прилейте затем туда же раствор сахара и нагревайте. Восстановления гидрата окиси меди в закись меди не происходит.

2. Раствор сахара при гидролизе образует моносахариды, восстанавливающие Сu(ОН)₂ в Сu₂O.

Налейте в чистую пробирку немного раствора сахара, добавьте туда 2-3 капли разбавленной H₂SO₄ и прокипятите смесь в течение нескольких минут.

В другой пробирке получите осадок Сu(ОН)₂ способом, какой был указан выше (NaOH должен быть в значительном избытке), добавьте к нему раствор сахара, подвергавшегося гидролизу, и смесь нагрейте.

Происходит образование сперва жёлтого осадка СuОН, а затем красного - Сu₂O.

3. Составьте уравнения реакций гидролиза сахарозы и окисления глюкозы гидратом окиси меди.

Опыт 5. Приготовление крахмального клейстера; йодная проба на крахмал.

1. Вскипятите воду в химическом стаканчике.

2. В пробирку возьмите около 1 см³ хорошо растёртого крахмала, прилейте туда же воды и хорошо взболтайте.

3. Вылейте смесь медленно в горячую воду и прокипятите. Образуется крахмальный клейстер.

4. К небольшому количеству крахмального клейстера в пробирке прибавьте 1-2 капли раствора йода в спирте (йодной настойки). Образуется характерное синее окрашивание.

5. Нагрейте полученную смесь. Окраска исчезает. Дайте пробирке остыть; окраска появляется вновь.

Окрашенное соединение крахмала с йодом неустойчиво при высоких температурах.

Опыт 6. Гидролиз крахмала.

1. Крахмал, являясь полисахаридрм, не восстанавливает Сг(ОН)₂ в Сu₂O. Убедитесь в этом, нагревая в пробирке крахмальный клейстер с свежеосаждённым гидратом окиси меди. Образования Сu₂O не происходит.

2. Разжуйте хорошо кусочек чёрного хлеба. Смоченный таким образом слюной хлеб поместите в пробирку прибавьте туда раствор NaOH и несколько капель CuSO. Нагрейте смесь. Образуется СuОН, а затем Сu₂O.

Крахмал, содержащийся в хлебе, под действием птиалина слюны подвергается гидролизу. Продукты гидролиза дали реакцию с Сu(ОН)₂.

3. При наличии времени проведите гидролиз крахмала с помощью минеральной кислоты.

В пробирку налейте 3-4 см³ раствора крахмала и 1 - см раствора H₂SO₄. Смесь прокипятите в течение 5 минут, затем охладите, нейтрализуйте и проведите реакцию с Сu(ОН)₂. Образуется осадок Cu₂O.

Опыт 7. Растворение клетчатки в медно-аммиачном растворе.

Свойство клетчатки растворяться в медно-аммиачном растворе и, обратно, выделяться из него при подкислении лежит в основе так называемого медно-аммиачного способа производства искусственного шёлка.

1. В пробирку с медно-аммиачным раствором^* поместите кусочек ваты и помешивайте стеклянной палочкой, пока вата не растворится.

^* (Раствор готовится для всех учащихся до урока (состав его должен быть разъяснен в классе). В химический стаканчик наливают 20-30 концентрированного раствора CuSO₄ и прибавляют к нему такое же количество раствора NaOH. Дают осадку Cu(OH)₂ отстояться и раствор декантируют. Промывают осадок декантацией 3-4 раза. Затем растворяют его в концентрированном (25%) растворе аммиака. Образуется ярко синий раствор.)

2. Если растворение произошло не полностью, слейте прозрачный раствор в другую пробирку.

К фильтрату прибавьте раствора соляной кислоты. Окраска раствора меняется и вновь выделяется клетчатка в виде хлопьевидного осадка.

В промышленности этот осадок получают в виде нитей.

Задачи.

1. Докажите на опыте, что картофель (лучше свежий) и неспелое яблоко содержат крахмал.

2. Мороженый картофель приобретает сладкий привкус. Яблоко, созревая, становится сладким. Как объяснить эти явления?

3 Смешайте немного крахмального клейстера в пробирке со слюной. Через некоторое время прибавьте туда раствор йода. Появляется ли характерное синее окрашивание? Дайте объяснение.

4. Проверьте, прошёл ли гидролиз в выданном вам растворе сахарозы?

5. Определить опытным путём, в какой из двух выданных пробирок находится глицерин и в какой - крепкий раствор сахарозы.

6. Определить опытным путём, в какой из трех выданных пробирок находится раствор крахмала, где - раствор тростникового сахара и где раствор глюкозы.