Свойства на въглехидратите. Функции и свойства на въглехидратите: таблица

В живата природа много от веществата са широко разпространени, чието значение е трудно да се надцени. Например, те включват въглехидрати. Те са изключително важни като източник на енергия за животните и хората, а някои свойства на въглехидратите ги правят незаменима суровина за индустрията.

Какво е това?

Това е всичко вещества, структура който може да бъде описан с формулата Cn (Н.₂O) m. Те имат огромно биологично значение, играят жизненоважна роля в живота на много живи същества.

Името на тази група учени се е появило, след като е направен първичният анализ на веществата, които са я включили. След това се установи, че основните им компоненти са въглерод и вода. По-късно се оказа, че името се оказва изключително точно, тъй като свойствата на въглехидратите са такива, че съотношението на водородните и кислородните атоми в тях е напълно идентично с това във водата. Просто казано, два атома водород имат един кислород. Руската версия на името е предложена за първи път през 1844 г. от професор К. Шмидт.

Някои допълнения

Ако леко променяте горната формула, поставяйки "n" в скоби, изразът ще стане малко по-различен: Sm (H₂O) n. Може би, тя отразява самата същност на името "въглища - вода", както е възможно.

Досега учените са определили точно, че има няколко вещества, които притежават свойствата на въглехидратите, но съвсем не съответстват на формулата, описана от нас. Ето защо в чуждестранната литература често се среща дума "глициди", която е съвременен синоним на мандата от 1844 г., което се оказва не съвсем точно.

Обикновена класификация

Целият огромен клас вещества може да бъде разделен на две големи групи: прости и сложни глициди. Какви са свойствата на въглехидратите, които включват? Всъщност те също не са много сложни:

• Прости са тези вещества от групата, които не се поддават на хидролиза, последвани от образуването на други въглехидрати. Но основната разлика е, че броят на кислородните атоми в тяхната структура е равен на същия брой въглеродни атоми. Те се наричат ​​монозахариди.
• Съответно, всички тези глициди попадат в определението за "комплекс", което, когато се хидролизира, се разлага, за да образува няколко прости въглехидрати. Разбира се, те имат различно съотношение на кислород и въглеродни атоми. Те се наричат ​​дизахариди. Много голяма роля в природата играят сложните въглехидрати, списък, от който частично споменаваме в статията.

Освен това има друга класификация, според която въглехидратите са разделени на три вида. Тук те са:

• Монозахариди.
• Олигозахариди.
• Полизахариди.

Следващата таблица с въглехидрати със сигурност ще ви помогне да разберете най-важните разлики.

Разбира се, дадохме кратка таблица на въглехидратите, но е просто невъзможно да се впишат в него всички специфични особености, характерни за някои представители на тази огромна класа. Така че ще анализираме основните групи поотделно, като подробно описваме свойствата на някои отделни, най-често срещани вещества. И така, какви са класовете въглехидрати?

монозахариди

Трябва да се помни, че всички те принадлежат към категорията на твърдите вещества, те лесно могат да преминат към кристално състояние. Те са изключително хигроскопични, отлично разтворими във вода и образуват сироп. Много е трудно да ги различаваме под формата на кристали оттам. Техните решения имат неутрална реакция, най-често сладко на вкус. Интензивността на вкуса е различна: по този начин фруктозата е около 3-3,5 пъти по-сладка от най-често срещаната глюкоза.

За структурната форма

Всички тези вещества са съединения на бифункционалната структура, която задължително включва въглероден скелет, една карбонилна група и няколко хидроксилни групи. Ако ролята на карбонилната група е алдехидна група, веществото се нарича алдоза. Съответно, в случая на наличието на кетон "опашка" те се наричат ​​кетози.

Тъй като тези вещества в природата са изключително разпространени, те могат да бъдат намерени както в свободното си състояние, така и във формата на анхидридни форми. Като цяло, почти всички сложни въглехидрати в различна степен, са анхидриди на прости захари, които са съвсем просто, получени чрез отнемане на няколко (или един) на водните молекули (префикс "самостоятелен" - не).

Глюкозата е най-типичният представител

Формулата на този най-типичен представител на неговата група е C₆Н₁₂ох₆. Много често тези въглехидрати се намират в растителната клетка. Той е не само широко разпространен, но и много важен за организма, тъй като той е основният източник на енергия за него (разбира се за животните и човека). По принцип това са общите свойства на протеините, въглехидратите и мазнините за всички животински организми. В допълнение, той се използва широко в медицината, ветеринарната медицина, промишлеността (включително храната).

Физични свойства

Какви са общите физични свойства въглехидрати от тази група? Външен вид - малки кристали с бял цвят, сладък вкус, във вода се разтварят добре. Разтворимостта се повишава рязко, ако разтворът се нагрява: по този начин, глюкозен сироп.

Кратка информация за химическата структура

Ако погледнем линейната формула, един алдехид и пет хидроксилни групи са ясно видими в този въглехидрат. Когато веществото е в кристално състояние, неговите молекули могат да бъдат в една от двете възможни форми (алфа - или бета - глюкоза). Факт е, че хидроксилната група, свързана с петия въглероден атом, може да взаимодейства с карбониловия остатък.

Разпространение в природните условия

Тъй като е изключително богат на гроздов сок, глюкозата често се нарича "гроздова захар". Под това име отдалечените ни предци я познаваха. Въпреки това, той може да бъде намерен във всякакви други сладки зеленчуци или плодове, в меките тъкани на растението. В животинския свят разпространението му не е по-ниско: около 0,1% от кръвта ни е глюкоза. В допълнение, можете да намерите тези въглехидрати в клетката на почти всеки вътрешен орган. Но особено в черния дроб има много, тъй като там се преработва глюкозата в гликоген.

Тя (както вече казахме) е ценен източник на енергия за нашето тяло, тя е част от почти всички сложни въглехидрати. Подобно на други прости въглехидрати, в природата това се случва след реакцията на фотосинтеза, която се среща изключително в клетките на растителните организми:

6SO₂ + 6Н₂О хлорофил С₆Н₁₂ох₆ + 6D₂ - Q

Растенията в същото време изпълняват невероятно важно за биосферата функция, натрупвайки енергията, която получават от слънцето. Що се отнася до индустриалните условия, гроздова захар са получени от нишесте от време на време, произвеждайки неговата хидролиза, като реакционният катализатор е концентрирана сярна киселина:

(C₆Н₁₀ох₅) n + nH₂За H₂SO₄, t nC₆Н₁₂ох₆

Химични свойства

Какви са химичните свойства на въглехидратите от този вид? Имат същите характеристики, които са характерни за чисто алкохола и алдехида. В допълнение, те също имат някои специфични характеристики. Първо синтез на прости въглехидрати (включително глюкоза) е произведен от най-талантлив химик AM Butlerova през 1861 година, а като суровина се използва формалдехид, това разделяне в присъствието на калциев хидроксид. Ето и формулата за този процес:

6SONS -------> C6H₁₂ох₆

И сега ще разгледаме някои свойства на двама други представители на групата, чиято природна стойност е не по-малко голяма и затова те се изучават по биология. Въглехидратите от тези видове играят много важна роля в нашето ежедневие.

фруктоза

Формулата за този глюкозен изомер е CeH₁₂ох_б. Подобно на "предвестник" може да съществува в линейна и циклична форма. Въведете всички реакции, които са характерни за многовалентните алкохоли, но по този начин, различаващи се от глюкозата, не взаимодействат с амонячен разтвор на сребърен оксид.

рибоза

Изключително висок интерес представляват рибозата и дезоксирибозата. Ако си спомните малко биологичната програма, много добре знаете, че тези въглехидрати в организма са част от ДНК и РНК, без които самият живот на планетата е невъзможен. Името "деоксирибоза" означава, че в неговата молекула един кислороден атом е по-малък (в сравнение с обикновената рибоза). Подобни в това отношение от глюкозата, те могат да имат и линейна и циклична структура.

дизахариди

По принцип тези вещества в структурата и функциите си по много начини повтарят предишния клас и следователно няма причина да се занимаваме с това по-подробно. Какви са химическите свойства на въглехидратите, принадлежащи към тази група? Най-важните представители на семейството са захарозата, малтозата и лактозата. Всички те могат да бъдат описани с формулата С₁₂Н₂₂ох₁₁, тъй като те са изомери, но това не отменя огромните различия в структурата им. И така, какви са сложните въглехидрати, чийто списък и описание можете да видите по-долу?

захароза

Нейната молекула има в своя състав само два цикъла: един от тях е шестчленен (остатъкът алфа - глюкоза), а другият - петчленен (остатъкът бета - фруктоза). Цялата конструкция е свързана с гликозидна хидроксилна глюкоза.

Получаване и обща стойност

Според оцелелите исторически данни, дори три века преди раждането на Христос, захар от захарна тръстика се научи да получава в древна Индия. Само в средата на 19-ти век се оказа, че много повече захароза с по-малко за това усилие могат да бъдат извлечени от захарно цвекло. Някои от нейните качества съдържат до 22% от този въглехидрат, докато в тръстиката съдържанието може да бъде в рамките на 26%, но това е възможно само при идеални условия за отглеждане и благоприятен климат.

Вече казахме, че въглехидратите се разтварят добре във водата. На този принцип се основава производството на захароза, когато се използват дифузионни апарати за тази цел. За да се утаят възможни примеси, разтворът се филтрира през филтри, съдържащи вар. За отстраняване на калциевия хидроксид от получения разтвор се пропуска обикновен въглероден диоксид. Утайката се филтрува и захарният сироп се изпарява в специални пещи, като се получава захарта, която вече познаваме.

лактоза

Този въглехидрат при промишлени условия се извлича от обикновеното мляко, в което има изобилие от мазнини и въглехидрати. В него веществото съдържа много: например, краве мляко съдържа около 4-5,5% лактоза, а в млякото на жените, обемната му фракция достига 5,5-8,4%.

Всяка молекула от този глицид се състои от остатъци от 3-галактоза и а-глюкоза във формата на пираноза, които образуват връзки през първия и четвъртия въглероден атом.

За разлика от други захари, лактозата има едно изключително свойство. Това е пълна липса на хигроскопичност, така че дори във влажна стая този глицид изобщо не се влага. Това свойство активно се използва във фармацевтичните продукти: ако съставът на лекарството в прахообразна форма включва обичайната захароза, тогава лактозата задължително се добавя към него. Тя е напълно естествена и безвредна за човешкото тяло, за разлика от много изкуствени добавки, които предотвратяват изпичането и омокрянето. Какви са функциите и свойствата на въглехидратите от този тип?

Биологичното значение на лактозата е изключително високо, тъй като лактозата е най-важният хранителен компонент на млякото на всички животни и хора. Що се отнася до малтозата, нейните свойства са малко по-различни.

малтоза

Това е междинен продукт, който се получава чрез хидролиза на нишесте. Името "малтоза" е получено поради факта, че се образува до голяма степен под въздействието на малц (малт в латвийския малт). Той е широко разпространен не само в растенията, но и в животинските организми. В големи количества се образува в храносмилателния тракт на преживните животни.

Химическа структура и свойства

Молекулата на този въглехидрат се състои от две части алфа - глюкоза във формата на пираноза, които са свързани един с друг чрез първия и четвъртия въглероден атом. На външен вид са безцветни, бели кристали. Вкусът е сладък, отлично разтворим във вода.

полизахариди

Трябва да се има предвид, че всички полизахариди могат да бъдат разглеждани от гледна точка на това, че те са продукти на поликондензация на монозахариди. Общата им химична формула е (C_бН₁₀ох₅) n. В рамките на тази статия ще разгледаме нишестето, тъй като то е най-типичният представител на семейството.

нишесте

Тя се образува в резултат на фотосинтезата, в големи количества се отлага в корените и семената на растителните организми. Какви са физическите свойства на въглехидратите от този вид? На външен вид е бял прах с лоша кристалност, неразтворим в студена вода. В гореща течност той образува колоидна структура (паста, целувка). В храносмилателния тракт на животните има много ензими, които стимулират неговата хидролиза с образуването на глюкоза.

Това е най-често срещаното естествен полимер, който се образува от набор от а-глюкозни остатъци. В природата едновременно съществуват две форми: амилоза и амфопектин. Амилозата, представляваща линеен полимер, може да бъде разтворена във вода. Молекулата се състои от остатъци от алфа-глюкоза, които са свързани през първия и четвъртия въглероден атом.

Трябва да се помни, че нишестето е първият видим продукт на фотосинтезата на растенията. При пшеницата и другите зърнени храни съдържа до 60-80%, докато при картофените клубени е само 15-20%. Между другото, от вида нишесте зърна под микроскоп, е възможно да се определят точно видове, принадлежащи на растение, тъй като всички те са различни.

Ако въглехидрат бързо за да се нагрее, огромната му молекула бързо се разлага с образуването на малки полизахариди, които са известни като декстрини. Те имат една обща химична формула със скорбяла (C₆Н₁₂ох₅) x, но има разлика в стойността на променливата "х", която е по-малка от стойността "n" в нишестето.

Накрая даваме таблица, която отразява не само главните класове въглехидрати, но и техните свойства.

Ето функциите и свойствата на въглехидратите в основните класове.