Физични и химични свойства на мазнините. Приемане на мазнини и техните химични свойства

Група от важни органични вещества - липидите - заедно със стероиди и восъци са мазнини. Съдържанието им в живите клетки варира от 5 до 10% от сухата клетъчна маса. Тези вещества се изследват въз основа на техните характеристики молекулна структура, които определят химичните свойства на мазнините. химия органични съединения счита тези вещества за продукт на реакцията на естерификация между трихидрен алкохол глицерол и по-висши ограничаващи или ненаситени карбоксилни киселини.

В тази статия ще разгледаме не само тяхното използване в промишлеността и важността, но и производството на мазнини и химическите свойства, характерни за този клас съединения.

История на откритието

Структурата е проучена в средата на XIX век. Френският химик Е. Шеврел ги нагрява с вода в присъствието на алкали и намира в реакционните продукти молекулите на мастни карбонови киселини и глицерол. М. Берто извърши обратна реакция: когато глицеринът беше загрят със смес от стероинова и палмитинова киселина, той получи триглицеридна мазнина. Въз основа на тези експерименти беше направено заключението, че изследваните вещества принадлежат към класа естери. Химическите свойства на мазнините потвърждават това заключение.

Мазнини - естери

Както е доказано от експерименти и Е. М. Berthelot Chevrel, триглицеридите са естери на тривалентен алкохол и глицерол високи монокарбоксилни киселини. Мазнината, съдържаща стероинова или палмитинова киселина, е твърда, например говеждо, свинско, агнешко. Това са животински мазнини. Ако съставът на триглицериди включват ненаситени мастни киселини - олеинова, линолова, линоленова - такива течни мазнини се наричат ​​масла (слънчогледово, фъстъчено, ленено семе).

Химическите свойства на мазнините се различават от другите естери чрез факта, че няколко различни карбоксилни киселини могат да навлязат в състава на техните молекули.

Физични свойства

Както естествените, така и синтетичните, например, маргаринът, триглицеридите имат общи характеристики. Основната е хидрофобност, ниска точка на топене и ниско специфично тегло. Те се разтварят добре органични разтворители, например в бензен, тетрахлорметан. Всички мазнини лесно се абсорбират от порести или влакнести материали. Според теорията за химическата структура на органичните вещества М. Бутлерова, физичните и химичните свойства на мазнините са взаимосвързани. Потвърждаването на този факт ще бъде дадено по-долу.

Химични реакции на триглицериди

Количественият и качествен състав на мастната молекула, както и нейната пространствена конфигурация, потвърждават факта, че триглицеридите принадлежат към класа на естери. Основното им химическо свойство е реакцията с вода (хидролиза). Лесно се среща в присъствието на катализатори - основи, магнезиеви оксиди, цинк или калций. Смес от карбоксилни киселини и глицерол се намира в реакционните продукти. Тъй като реакцията на мазнините с водата е обратима, в промишлеността се създават условията, при които тя преминава до края - към образуването на глицерол и висши моноосновни карбонови киселини. За да се постигне това, към реакционната смес се прибавя непрекъснато разтвор на алкали и продуктите веднага се изтеглят от реакционната сфера. Тези техники предотвратяват възможността за обратен процес, водещ до образуване на мазнини. Хидролизата се използва широко в химията на органичния синтез, за ​​да се получат горепосочените вещества.

Реакция на алкалното осапуняване

Продължете да изучавате органични вещества - естери. Мазнини, чиито химични свойства са представени реакция на хидролиза, са способни да реагират и с алкали. Тази реакция се нарича осапунване и е обратна на процеса на естерификация. Глицеролът и мастните киселини, получени в резултат на алкалното осапуняване, се обработват със сода или сода каустик. В резултат на това се формира сапун.

Той е твърд, има формулата С₁₇Н₃₅COONa и се нарича икономически. Ако добавите багрила към него, глицерин, козметични аромати, ние получаваме тоалетен сапун. Течният сапун, за разлика от твърдите видове, се получава, ако мазнините в реакцията на осапуняване не се смесват с натриев хидроксид, но с каустик калий. Например, калиев палмитат С₁₅Н₃₁COOK - течен калиев сапун. Изходните суровини за реакцията на осапунване са евтини мазнини от животински или растителен произход.

Течни мазнини - масла

Те включват молекули на ненаситени карбоксилни киселини, имащи двойни връзки. Растителни мазнини се синтезират в каналите на ендоплазмения ретикулум под действието на ензими от глицерин и мастни киселини. И те, от своя страна, се формират в реакциите на цикъла на Калвин, резултат от фотосинтеза. Маслени капки се натрупват в семена, плодове, по-рядко във вегетативните части на растенията и служат като доставка на хранителни вещества. Физикохимичните свойства на мазнините, произвеждани от растенията, се дължат на наличието на двойна pi връзка в техните молекули. На мястото на разкъсването му има реакции на добавяне, например, на водородни атоми. Това води до образуването на твърди хидрогенирани триглицериди.

Химични свойства на растителни мазнини

Както беше споменато по-горе, триглицеридите от растителен произход съдържат по-високи ненаситени карбоксилни киселини. Маслата могат да бъдат обработени чрез хидрогениране. Този процес се извършва с нагряване и в присъствието на катализатор - прах от никел.

Реакционният продукт е твърда мазнина (салами). Използва се в производството на стероин, глицерол и в производството на сапуни. Ако в саломите се добавят захар, сол, мляко и хранителни оцветители, се получава ядливи мазнини - маргарин. Когато добавите витамини и естествено масло към него, получавате така нареченото леко масло.

Синтетични мазнини

Те са по-евтини от естествените и се различават от естествените триглицериди по техния състав. Един от основните източници на синтетично производство на мазнини е природният и свързани петролни газове, както и самата нефт. По-високите парафини, съдържащи се в тези минерали, се окисляват. В резултат на това се получават синтетични мастни киселини. Тяхното взаимодействие с етилен гликол води до производството на синтетични мазнини. Използва се в кожената индустрия (за угояване на кожухарски кожи и кожи). В козметичната индустрия синтетичните триглицериди се използват при производството на тоалетни сапуни, кремове, лосиони. В промишлеността за строителни материали изкуствените мазнини се използват за производството на лакове, маски, бои.

Химическите свойства на мазнините, получени чрез изкуствени средства, не се различават от естествените. Те също влизат в реакцията на хидролиза в присъствието на киселина и са изложени на алкали (реакция на осапуняване).

Как се образуват триглицеридите в човешкото тяло

Поради метаболитните реакции мазнините в клетките на тялото могат да бъдат синтезирани от излишък от въглехидрати. Това обяснява факта, че неконтролираното консумиране на храни, богати на нишесте и захароза (брашно, ориз, картофи, сладкиши) води до наднормено тегло. В процеса на храносмилането, храните, съдържащи мазнини, се разделят в дванадесетопръстника до глицерол и мастни киселини. Тяхната хидролиза се извършва при задължително участие на липаза, ензима на панкреаса и жлъчката, секретирана от черния дроб. Като миещ препарат, жлъчката емулгира мазнини, т.е. разгражда големи молекули в фино диспергирани капки, лесно се разрушава от липаза.

Във вилите тънкото черво от тях синтезира мастни молекули, характерни за човешкото тяло, и след това те се абсорбират в лимфата. На лимфните съдове мазнините навлизат в клетките и излишъкът им се отлага в подкожната мастна тъкан или в омента.

Биологичната роля на липидите

Изследвайки химичните свойства на мазнините, нека се занимаваме със способността им да отделят голямо количество енергия: един грам мазнина дава енергия от 37,8 kJ при пълно окисляване. Ето защо триглицеридите са универсалните му доставчици. По този начин мазнините са ценни хранителни продукти. Известно е, че ако се съхраняват неправилно и за дълго време, триглицеридите "възраст" и rancid, получаване на неприятна миризма. Това се дължи на контакта на мазнините с кислорода във въздуха. Маслото, което започва да се влошава, е лесно да се определи, ако добавите калиев йодид към него. Пероксидите, съдържащи се в продукта, окисляват това съединение до освобождаване на йод, предизвиквайки синьо оцветяване при контакт с съдържащи нишесте вещества.

Мазнините също са важен строителен материал и са част от клетъчните мембрани и органели. Голяма е ролята им в топлинната регулация на организмите. Например, животни, живеещи в големи дълбочини, когато температурата на водата е много ниска, имат добре развито подкожен слой мазнини, например, китове може да достигне дебелина от 1,5 м. Животните степ, пустинен и полу-пустинен също се натрупват в тялото достатъчно количество мазнини. Необходимо е за тях като източник на ендогенен вода, като в окисляването на мазнини в допълнение на енергия, голямо количество течност. Тези животни включват камили, jerboas, shrews.

Липидите играят важна роля в защитата на вътрешните органи. Човек има добре развит омент, който предпазва стомаха, храносмилателните жлези от вътрешни наранявания. Такива жизнени органи, като бъбреците, задължително трябва да са в слой мазнини. При рязка загуба на тегло при хората поради изтъняване на този слой може да има пропуск на бъбреците, което е сериозна патология, която нарушава екскреторната система.

Значението на липидите при образуването на клетъчни мембрани е голямо. Заедно с въглехидратите и протеините, те образуват два слоя, които имат мозаична структура. Свързването на мазнини с протеини се нарича липопротеини. Те определят селективната пропускливост на клетъчните мембрани.

В тази статия са разгледани химичният състав и свойствата на мазнините, както и тяхното приложение в промишлеността.