Воздействие серной кислоты на углеводы

Слайд #1

Выполняли: Боек Светлана, Вавилова Ирина ученицы 10 класса А МОУ Гимназии № 18 Научный руководитель: Тюменцева Любовь Ивановна

Слайд #2

Углеводы Углеводы – органические вещества, молекулы которых состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, причем водород и кислород находятся в них, как правило, в таком же соотношении, как и в молекуле воды (2:1). Общая формула углеводов – Cn(H2O)m, т.е. они как бы состоят из углерода и воды, отсюда и название класса, которое имеет исторические корни. Углеводы можно разделить на три основные группы: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Слайд #3

Моносахариды Моносахариды – углеводы, которые не подвергаются гидролизу. В свою очередь, в зависимости от числа атомов углевода моносахариды подразделяются на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т. д. В природе моносахариды представлены преимущественно пентозами и гексозами. К гексозам, имеющим общую молекулярную формулу С6Н12О6, относят, например, фруктозу и глюкозу.

Слайд #4

Дисахариды Дисахариды – углеводы, которые гидролизуются с образованием двух молекул моносахаридов, например гексоз. К дисахаридам относится: сахароза, мальтоза, лактоза. Сладкий вкус разных моно- и дисахаридов различен. Так, самый сладкий моносахарид – фруктоза – в полтора раза слаще глюкозы, которую принимают за эталон.

Слайд #5

Полисахариды Полисахариды - крахмал, гликоген, декстрины, целлюлоза…- углеводы, которые гидролизуются с образованием множества молекул моносахаридов, чаще всего глюкозы. Полисахариды необходимы для жизнедеятельности животных и растительных организмов. Они являются одним из основных источников энергии, образующейся в результате обмена веществ организма. Они принимают участие в иммунных процессах, обеспечивают сцепление клеток в тканях, являются основной массой органического вещества в биосфере.

Слайд #6

Серная кислота Серная кислота – один из основных продуктов химической промышленности. Специфические свойства концентрированной серной кислоты: Концентрированная серная кислота – сильный окислитель: при нагревании она реагирует почти со всеми металлами (исключение Au, Pt и некоторые другие). В этих реакциях в зависимости от активности металла и условий выделяется SO2, H2S, S. Концентрированная серная кислота энергично реагирует с водой с образованием гидратов. Концентрированная серная кислота отщепляет от органических веществ водород и кислород в виде воды, обугливая их.

Слайд #7

Явление дегидратации углеводов хорошо известно на примере обугливания сахара под действием концентрированной серной кислоты. Данная реакция является характерной для углеводов. Серная кислота аналогичным образом действует на другие углеводсодержащие продукты и углеводы. Скорость протекания реакции и внешние признаки определяются типом углевода.

Слайд #8

Цель исследования: Определение зависимости скорости дегидратации углеводов от условий протекания реакции. Задачи исследования: Познакомиться со специфическими свойствами концентрированной серной кислоты. Выяснить как концентрированная серная кислота и раствор воздействует на углеводы. Объекты исследования: Сахароза, фруктоза, галактоза, лактоза, глюкоза, крахмал, мед, попкорн, мука пшеничная, белый хлеб, спагетти.

Слайд #9

Методика эксперимента В стакан на 50 или 100 мл помещали 10 г образца углевода или углеводсодержащего продукта, добавляли 10 мл концентрированной серной кислоты и аккуратно размешивали до образования однородной массы. Из соображений безопасности стакан устанавливали в чашу с песком. Через некоторое время появляются признаки реакции: смесь приобретает желтоватый оттенок, затем темнеет и становится черной, вслед за этим начинается вспенивании: в стакане образуется пористый углеродистый столб черного цвета. Cn(H2O)m+H2SO4 → nCn+H2SO4*mH2O

Слайд #10

Практическая работа Исследуя зависимость скорости дегидратации от условий протекания реакции, в стакан перед добавлением серной кислоты помещали определенный объем воды. В процессе выполнения опыта фиксировали характерные кинетические параметры реакции: t(1) – время появления первых признаков почернения и t(2) – время, когда высота углеродистого столба достигает отметки 100 или 50 мл на стакане. Оборудование и материалы: концентрированная серная кислота, дистиллированная вода, образцы углеводов, стаканы на 50-100 мл, чашки Петри, стеклянные палочки, секундомер, учебно-лабораторный комплекс, резиновые перчатки, защитные очки, халат, песок, питьевая сода (NaHCO3).

Слайд #11

Кинетические параметры дегидратации углеводов (1) Исследуемые вещества Исходная форма Объем Добавленной воды, мл (t)1, с (t)2, с Сахароза Грануляр Раствор - 3.8 7.5 13 25 160 10 1 1 2 180 14 2 2 4 Фруктоза Пудра Раствор - 3.8 7.5 13 25 11 5 1 1 2 15 7 2 2 4 Галактоза Пудра Раствор - 3.8 7.5 13 25 49 35 15 5 - 82 37 17 7 - Лактоза Пудра Раствор - 3.8 7.5 13 25 71 20 16 7 - 92 25 18 10 - Глюкоза Пудра Раствор - 3.8 7.5 13 25 75 23 18 60 - 100 25 22 70 -

Слайд #12

сахароза лактоза глюкоза галактоза фруктоза

Слайд #13

Кинетические параметры дегидратации углеводов(2) Исследуемые вещества Исходная форма Объем Добавленной воды, мл (t)1, с (t)2, с Крахмал Порошок - 10 24 Мед Жидкий - 9 11 Попкорн Твердый - 180-600 - Мука пшеничная Порошок - 16 25 Белый хлеб - - 14 96 Спагетти Порошок - 60 -

Слайд #14

Слайд #15

Результаты исследования В таблице 1и 2 приведены результаты, полученные при дегидратации ряда углеводов в разных ситуациях. Параметры t(1) и t(2) довольно индивидуальны для каждого углевода, однако использовать их не посредственно для идентификации разных сахаров затруднительно, так как кинетика реакции во многом определяется исходной формой реагента и количеством добавляемой воды. Например, в случае сахарозы наибольшая скорость разложения достигается для сахарной пудры, увеличение объема воды сначала повышает скорость реакции, а затем (свыше 50 мл) снижает ее до нуля.

Слайд #16

Исследование основано на том, что разные углеводы обугливаются серной кислотой с разной скоростью, поэтому можно не только подтвердить химические свойства углеводов, но данная реакция может стать методом распознавания разных представителей этого класса, а также способом исследования зависимости скорости реакции от природы вещества и условий проведения процесса. При обугливании углеводов концентрированной серной кислотой выделяется большое количество теплоты. Мы произвели замер температуры реакции фруктозы с кислотой, получили следующие результаты: № Объем добавленной воды (мл) Температура реакции (°С) 1 - 66° 2 3, 8 33° 3 7, 5 58° 4 13 67° 5 25 49° 6 50 42°

Слайд #17

Выводы Дегидратация сахаров зрелищна и эффектна. Мы научились экспериментально определять простейшие кинетические характеристики при обугливании углеводов. С помощью полученных результатов можно практически распознавать углеводы. Нужно учитывать, что концентрированная серная кислота очень опасна и при работе с ней нужно быть предельно осторожными.

Слайд #18

Техника безопасности: Опыт выполняется в защитных очках и резиновых перчатках. Если пена выходит за пределы стакана, необходимо накрыть его сверху большим стаканом. Для нейтрализации остатков кислоты реакционную смесь помещают в большую емкость и обрабатывают небольшими порциями гидрокарбоната натрия (на 40 мл концентрированной серной кислоты – около 121 г питьевой соды).

Слайд #19

Список литературы: 1. Артеменко А. И. Органическая химия. М.: Высшая школа, 2001. 2.Головнер В. Н. Химия. Интересные уроки. Из зарубежного опыты преподавания. 8-11 классы. М.: НЦ ЭНАС, 2002. 3. Карцова А. А. Покорение вещества. Органическая химия. СП.: Химиздат, 1999. 4. Цветков Л.А. Эксперимент по органической химии в средней школе. Методика и техника. М.: Школьная пресса, 2000.

Слайд #20

Спасибо за внимание