Вуглеводи.

Це природні сполуки, що характеризуються біологічною активністю, відіграють важливу роль у житті рослин, тварин, людини.

Назва «вуглеводи» виникла тому, що перші вивчені представники цього класу сполук складалися з карбону (вуглецю) і води. Склад їх виражався загальною формулою C_n(H₂O)_m. Пізніше було знайдено вуглеводи, що не відповідають цій формулі, але безперечно, за іншими ознаками належать до вуглеводів.

У рослинах міститься до 80 % вуглеводів, в організмі тварин і
людини ‑ до 20 %. їжа людини на 70 % складається з вуглеводів.

 

 

1.. Глюкоза.

Найпростіший представник вуглеводів ‑ глюкоза, має молекулярну формулу C₆H₁₂O₆. Глюкозу ще називають виноградним цукром. Це біла кристалічна речовина, солодка на смак, добре розчинна у воді (латинське «глюкоз» означає солодкий). Вона є майже в усіх органах рослин: у плодах, корінні, листі, квітах. Особливо багато її в соку винограду, в достиглих плодах, ягодах. А ще є особливою складовою натурального бджолиного меду. У рослинах вуглеводи становлять 80 % сухої речовини, в організмі людини і тварини 2 %. Вони відіграють важливу роль у фізіологічних процесах, що відбуваються в живих організмах. Їжа людини на 70 % складається з глюкози.

За своєю будовою глюкоза ‑ складна багатофункціональна сполука, що містить п’ять гідроксильних груп і одну альдегідну групу (‑COH):

або

 

 

Як показали дослідження, у розчині глюкози є молекули лінійної й циклічної будови.

Наявність функціональної групи  ‑COH дозволяє зарахувати глюкозу до класу альдегідів. Отже, глюкоза ‑ альдегідоспирт.

Розгляньмо схему ізомеризації молекули глюкози:

Глюкоза ‑ цінна поживна речовина. У результаті її окиснення в тканинах вивільняється енергія, необхідна для нормальної життєдіяльності організмів. Реакцію окиснення можна описати сумарним рівнянням:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

 

У крові людини 0,1 % глюкози. Глюкоза міститься у м`язах і в невеликій кількості в усіх клітинах. Мозок людини споживає в 2 рази більше глюкози, ніж інші системи. Глюкоза легко засвоюється організмом, її використовують у медицині як зміцнювальний лікувальний засіб.

Глюкоза в побуті.

Використовують у кондитерській промисловості (виготовлення мармеладу, карамелі, печива, пряників). Велике значення мають процеси бродіння у квашенні капусти, огірків, молочнокислого бродіння.

На практиці використовується також спиртове бродіння глюкози – при виробництві пива, інших спиртних напоїв. Використовується в текстильній промисловості, при виготовленні  дзеркал, новорічних іграшок

Глюкоза застосовується в медицині для приготування лікувальних препаратів, консервування крові, внутрішньовенного вливання тощо. Вона широко застосовується в кондитерському виробництві, у виробництві дзеркал та іграшок (сріблення). Нею користуються під час фарбування й апретування тканин і шкір.

2. Хімічні властивості глюкози

I. Реакції за участю гідроксильних груп.

         1. У лужному середовищі глюкоза, як і гліцерин, взаємодіє з
Купрум (ІІ) гідроксидом. Продукт реакції – розчинна сполука Купруму (ІІ) синього кольору.

         2. Взаємодіє з кислотою з утворенням естеру.

         ІІ. Реакції за участю альдегідної групи.

1. Глюкоза легко окиснюється при нагріванні її з амоніачним розчином Аргентум (І) оксиду (реакція «срібного дзеркала») з утворенням глюконової кислоти. На стінках посудини з’являється тонкий блискучий шар срібла.

CH₂OH‑(СНОН)₄‑СОН + Ag₂О → CH₂OH‑(СНОН)₄‑СООН + 2Ag↓

2. Аналогічно діє на глюкозу, при нагріванні, Купрум (ІІ) гідроксид (реакція «мідного дзеркала»), відновлюючись до Купрум (І) гідроксиду, який швидко перетворюється на Купрум (І) оксид:

CH₂OH‑(СНОН)₄‑СОН + 2Сu(OH)₂→CH₂OH‑(СНОН)₄‑СООН + Сu₂O↓+ 2Н₂О

3. Глюкоза вступає в реакції приєднання (відновлюється). У результаті її реакції з воднем при наявності каталізатора утворюється шестиатомний спирт – сорбіт:

CH₂OH‑(СНОН)₄‑СОН + 2H₂ → CH₂OH‑(СНОН)₄‑СН₂ОН

ІІІ. Специфічні реації.

1. У результаті окиснення в тканинах вивільняється енергія, необхідна для нормальної життєдіяльності організмів. Реакцію окиснення можна описати сумарним рівнянням:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

2. Спиртове бродіння під дією органічних каталізаторів – ферментів, що їх виробляють мікроорганізми – дріжджі:

C₆H₁₂O₆ → 2С₂Н₅ОН + 2CO₂↑

3. Молочнокисле бродіння під дією ферменту молочнокислих бактерій:

C₆H₁₂O₆ → 2СН₃‑СН(ОН)‑COОН

4. Маслянокисле бродіння під дією бактерій:

C₆H₁₂O₆ → СН₃‑СН₂‑СН₂‑COОН + 2Н₂↑ + 2CO₂↑

 

3. Фруктоза.

Ця сполука міститься в багатьох фруктах, плодах, меді. ЇЇ інша назва – фруктовий цукор. Фруктоза – безбарвна кристалічна речовина, добре розчинна у воді, солодша за глюкозу і звичайний цукор (сахарозу).

Формула фруктози така сама, що й глюкози, ‑ C₆H₁₂O₆. Однак молекули цих сполук мають різну будову. Глюкоза і фруктоза – структурні ізомери. У молекулі фруктози карбонільна група сполучена із двома різними залишками:

Для молекули фруктози, як і глюкози, характерна циклічна форма.

Фруктозу застосовують у лікувальному харчуванні; вона добре засвоюється організмом. Також використовують фруктозу у харчовій промисловості.