Уравнение реакции гидролиза сахарозы в кислой среде

Уравнение реакции гидролиза сахарозы в кислой среде

Примером наиболее распространенных в природе дисахаридов (олигосахаридом) является сахароза (свекловичный или тростниковый сахар).

Биологическая роль сахарозы

Наибольшее значение в питании человека имеет сахароза, которая в значительном количестве поступает в организм с пищей. Подобно глюкозе и фруктозе сахароза после расщепления ее в кишечнике быстро всасывается из желудочно-кишечного тракта в кровь и легко используется как источник энергии.

Важнейший пищевой источник сахарозы — сахар.

Строение сахарозы

Молекулярная формула сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁ .

Сахароза имеет более сложное строение, чем глюкоза. Молекула сахарозы состоит из остатков молекул глюкозы и фруктозы в их циклической форме. Они соединены друг с другом за счет взаимодействия полуацетальных гидроксилов (1→2) -гликозидной связью, то есть свободный полуацетальный (гликозидный) гидроксил отсутствует:

Физические свойства сахарозы и нахождение в природе

Сахароза (обыкновенный сахар) – белое кристаллическое вещество, более сладкое, чем глюкоза, хорошо растворимое в воде.

Температура плавления сахарозы 160°C. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса – карамель.

Сахароза является весьма распространённым в природе дисахаридом, она встречается во многих фруктах, плодах и ягодах. Особенно много ее содержится в сахарной свёкле (16-21%) и сахарном тростнике (до 20%), которые и используются для промышленного производства пищевого сахара.

Содержание сахарозы в сахаре 99,5%. Сахар часто называют «носителем пустых калорий», так как сахар – это чистый углевод и не содержит других питательных веществ, таких, как, например, витамины, минеральные соли.

Химические свойства

Для сахарозы характерны реакции по гидроксильным группам.

1. Качественная реакция с гидроксидом меди (II)

Наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы легко подтверждается реакцией с гидроксидами металлов.

Видеоопыт «Доказательство наличия гидроксильных групп в сахарозе»

Если раствор сахарозы прилить к гидроксиду меди (II), образуется ярко-синий раствор сахарата меди (качественная реакция многоатомных спиртов):

2. Реакция окисления

Восстанавливающие дисахариды

Дисахариды, в молекулах которых сохраняется полуацетальный (гликозидный) гидроксил (мальтоза, лактозы), в растворах частично превращаются из циклических форм в открытые альдегидные формы и вступают в реакции, характерные для альдегидов: реагируют с аммиачным раствором оксида серебра и восстанавливают гидроксид меди (II) до оксида меди (I). Такие дисахариды называются восстанавливающими (восстанавливают Cu (OH)₂ и Ag₂O).

Реакция «серебряного зеркала»

Реакция с гидроксидом меди (II)

Невосстанавливающий дисахарид

Дисахариды, в молекулах которых нет полуацетального (гликозидного) гидроксила (сахароза) и которые не могут переходить в открытые карбонильные формы, называются невосстанавливающими (не восстанавливают Cu (OH)₂ и Ag₂O).

Сахароза, в отличие от глюкозы, не является альдегидом. Сахароза, находясь в растворе, не вступает в реакцию «серебряного зеркала» и при нагревании с гидроксидом меди (II) не образует красного оксида меди (I), так как не способна превращаться в открытую форму, содержащую альдегидную группу.

Видеоопыт «Отсутствие восстанавливающей способности сахарозы»

3. Реакция гидролиза

Для дисахаридов характерна реакция гидролиза (в кислой среде или под действием ферментов), в результате которой образуются моносахариды.

Сахароза способна подвергаться гидролизу (при нагревании в присутствии ионов водорода). При этом из одной молекулы сахарозы образуется молекула глюкозы и молекула фруктозы:

Видеоопыт «Кислотный гидролиз сахарозы»

Мальтоза и лактоза при гидролизе расщепляются на составляющие их моносахариды за счёт разрыва связей между ними (гликозидных связей):

Таким образом, реакция гидролиза дисахаридов является обратной процессу их образования из моносахаридов.

В живых организмах гидролиз дисахаридов происходит при участии ферментов.

Получение сахарозы

Сахарную свеклу или сахарный тростник превращают в тонкую стружку и помещают в диффузоры (огромные котлы), в которых горячая вода вымывает сахарозу (сахар).

Вместе с сахарозой в водный раствор переходят и другие компоненты (различные органические кислоты, белки, красящие вещества и др.). чтобы отделить эти продукты от сахарозы, раствор обрабатывают известковым молоком (гидроксидом кальция). В результате этого образуются малорастворимые соли, которые выпадают в осадок. Сахароза образует с гидроксидом кальция растворимый сахарат кальция С₁₂Н₂₂О₁₁·CaO·2Н₂О.

Для разложения сахарата кальция и нейтрализации избытка гидроксида кальция через раствор пропускают оксид углерода ( IV).

Выпавший в осадок карбонат кальция отфильтровывают, а раствор упаривают в вакуумных аппаратах. По мере образования кристалликов сахара отделяют с помощью центрифуги. Оставшийся раствор – меласса – содержит до 50% сахарозы. Его используют для производства лимонной кислоты.

Выделенную сахарозу очищают и обесцвечивают. Для этого ее растворяют в воде и полученный раствор фильтруют через активированный уголь. Затем раствор снова упаривают и кристаллизуют.

Применение сахарозы

Сахароза в основном используется как самостоятельный продукт питания (сахар), а также при изготовлении кондитерских изделий, алкогольных напитков, соусов. Ее используют в высоких концентрациях в качестве консерванта. Путем гидролиза из нее получают искусственный мёд.

Сахароза находит применение в химической промышленности. С помощью ферментации из нее получают этанол, бутанол, глицерин, левулиновую и лимонную кислоты, декстран.

В медицине сахарозу используют при изготовлении порошков, микстур, сиропов, в том числе для новорожденных детей (для придания сладкого вкуса или консервации).

Гидролиз сахарозы

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 264.

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 264.

Сахароза – органическое соединение, которое является дисахаридом. Его молекула состоит из остатков d-глюкозы и d-фруктозы. Что представляет собой гидролиз сахарозы, и какие вещества образуются в процессе этой реакции?

Общая характеристика сахарозы

Сахароза – вещество, входящее в класс углеводов. Она считается дисахаридом, так как состоит из двух моносахаридов: фруктозы и глюкозы.В естественных условиях она встречается во многих фруктах, овощах и ягодах. Особенно ее много в сахарной свекле и сахарном тростнике. По внешнему виду представляет собой бесцветные кристаллы, которые при плавлении превращаются в карамель. Температура плавления составляет 186 градусов. Сахароза хорошо растворяется в воде и этаноле, но плохо – в метаноле, и совершенно не растворима в диэтиловом эфире.

Химическая формула сахарозы выглядит следующим образом: С₁₂H₂₂O₁₁ .

Рис. 2. Структурная формула сахарозы.

Химическими особенностями сахарозы является то, что она не проявляет восстанавливающих свойств, не проявляет свойств альдегидов и кетонов.

Cахароза имеет несколько названий. Часто это вещество называют свекловичным или тростниковым сахаром.

Гидролиз сахарозы

Гидролиз – химическая реакция, в процессе которой вода реагирует с каким-либо веществом. Уравнение реакции гидролиза сахарозы выглядит следующим образом:

– в результате этой химической реакции образуются фруктоза и глюкоза.

Рис. 3. Фруктоза и глюкоза формулы.

Если раствор сахарозы довести до кипения с небольшим количеством серной или соляной кислоты и добавить щелочь, чтобы нейтрализовать кислоту, а потом снова нагреть получившуюся жидкость, то в результате этой реакции образуются молекулы, которые восстанавливают гидроксид меди до оксида меди.

Cкорость реакции гидролиза сахарозы зависит исключительно от концентрации сахарозы в растворе.

Сахароза является важным элементом, обеспечивающим человеческий организм энергией. Также она стимулирует работу мозга, а также защищает внутренние органы от воздействия токсических веществ. Недостаток вещества может очень пагубно сказаться на работе организма и вызвать апатию, раздражительность, упадок сил и депрессию. Однако избыток также может отрицательно сказаться на организме человека. Это может быть вызвано ожирением, кариесом, высоким риском развития диабета.

Что мы узнали?

Сахароза содержится в большинстве растений и во множестве продуктов. Главным продуктом, который является источником сахарозы, служит обычный сахар. При гидролизе (реакции химического вещества с водой) сахарозы образуются фруктоза и глюкоза.

Гидролиз сахарозы — уравнение реакции, формула и свойства

Общие свойства

Внешне сахароза выглядит как бесцветные мелкие кристаллы. Ее физические свойства:

• в воде, этаноле растворима, однако практически не растворяется в метаноле и диэтиловом эфире;
• температура плавления равна 186 градусов по Цельсию. При застывании расплавленной массы получается аморфное прозрачное вещество, называемое карамелью;
• в природе находится в овощах, фруктах и ягодах.

Получение сахарозы

Получение — довольно сложный и тонкий процесс. Для этого сахарный тростник или свеклу измельчают до мелких опилок и переносят в громадные диффузоры.

В них происходит процесс вымывания сахарозы под действием горячей воды.

Так как совместно с С12Н22О11 в раствор попадают примеси, для отделения данных продуктов через раствор пропускают гидроксид кальция Ca (OH2). После такой процедуры происходит образование почти нерастворимых солей, выпадающих в осадок (CaCO3), и растворимого сахарата кальция С12Н22О11*СаО*2Н2О.

Следующим шагом углекислый газ (СО2) добавляют к получившемуся раствору с целью разделения сахарата кальция.

В результате в осадок выпадает карбонат кальция, который отфильтровывается, а оставшийся раствор выпаривают в специальных вакуумных аппаратах. Далее образующиеся кристаллики разделяются при помощи центрифуги. Оставшийся раствор называется меласса. Он широко применяется для получения лимонной кислоты.

Полученная сахароза подвергается дополнительным очисткам, кристаллизации и упариванию.

Сферы применения

Сахароза применяется во многих областях:

1. В основном — как самостоятельный продукт в кулинарии, при изготовлении кондитерских изделий, соусов, алкоголя и других различных блюд. В высоких концентрациях применяется как ферментативный элемент-консервант.
2. Широко применяется в химической промышленности. С ее помощью получают многие вещества: глицерин, этанол, лимонную кислоту и другое.
3. В фармакологии используется для лекарств и таблеток.
4. Для человека сахароза является важным энергетическим компонентом, обеспечивающим энергией и стимулирующим работу мозга. Однако как недостаток, так и ее избыток очень вреден. При недостатке возникает слабость, головокружение, падает работоспособность и внимание. А избыток, как и избыток полисахаридов и крахмала, может вызвать ожирение, высокий риск развития диабета и кариеса. Следует приводить потребление сахаров в равновесие.

Химические свойства

Формула — C12H22O11. Она не проявляет восстановительных свойств, а реакции идут обычно по гидроксильным группам:

1. Взаимодействие с двухвалентным гидроксидом меди Cu (OH)2. Данная реакция доказывает наличие гидроксильной группы в молекуле сахарозы. Если гидроксид меди (||) налить к раствору сахарозы, то получается раствор сахарата меди, имеющий яркий голубоватый цвет. Такая реакция является качественной для многоатомных спиртов.
2. Окисления. Все дисахариды делятся на восстанавливающиеся и невосстанавливающиеся. Можно легко определить, какой это дисахарид. К восстанавливающимся относятся мальтоза плюс лактоза, а к невосстанавливающимся — сахароза. Это зависит от наличия полуацетального (гликозидного) гидроксила. В молекуле сахарозы он отсутствует.
3. Взаимодействие с серной кислотой. Схема реакции с серной кислотой выглядит следующим образом: 2С 12 Н 22 О 11 +2H 2 SO 4 = 23С↓+CO 2 ↑+2SO 2 ↑ +24Н 2 О

Гидролиз дисахаридов — химическая реакция, при которой вода вступает в реакцию с другими веществами.

Для дисахаридов характерна данная реакция (среда должна быть кислой либо необходимо присутствие фермента) с образованием моносахаридов, то есть происходит диссоциация. Чтобы гидролизоваться, нужна кислота.

Гидролизация происходит при высокой температуре и в присутствии ионов водорода. В результате она расщепляется до молекулы глюкозы и молекулы фруктозы.

Уравнение реакции гидролиза сахарозы можно написать следующим образом: C12H22O11+H2O=C6H12O6 (глюкоза)+C6H12O6 (фруктоза).

Из моносахаридов можно получить дисахариды обратной реакцией. А также в живых существах данная реакция происходит при участии различных ферментов. Скорость протекания реакции зависит от количества С12Н22О11 в растворе.