ГДЗ по Химии 10 Класс Параграф 17 Вопрос 5 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

Сравните состав, строение, физические и химические свойства крахмала и целлюлозы.

Крахмал и целлюлоза представляют собой природные полимеры, состоящие из остатков глюкозы. Несмотря на идентичную молекулярную формулу, они обладают разными свойствами и выполняют различные функции в живых организмах.

Основные характеристики и различия веществ:

• Состав: Оба вещества описываются общей формулой (C₆H₁₀O₅)ₙ.
• Строение: Крахмал имеет линейное или разветвленное строение с меньшей степенью полимеризации. Целлюлоза обладает строго линейным строением и очень высокой степенью полимеризации.
• Физические свойства: Крахмал — это белый аморфный порошок, который в горячей воде образует клейстер (коллоидную систему). Целлюлоза — белое волокнистое вещество, которое не растворяется в воде.
• Химическое распознавание: При взаимодействии с иодом крахмал дает характерное синее окрашивание. Целлюлоза с иодом не реагирует.

Химические процессы превращения:

Связь между простыми сахарами и сложными полимерами можно выразить следующим уравнением:

nC₆H₁₂O₆ (глюкоза) ⇄ (C₆H₁₀O₅)ₙ (полисахарид) + nH₂O (вода)

• Поликонденсация (реакция вправо): Процесс образования крахмала или целлюлозы из молекул глюкозы с выделением воды.
• Гидролиз (реакция влево): Процесс расщепления полисахаридов под действием воды до образования глюкозы.

Биологическое значение и применение:

Крахмал служит основным запасным питательным веществом растений и является важным источником энергии в рационе человека. Целлюлоза выполняет строительную функцию, формируя клеточные стенки растений и обеспечивая их механическую прочность. В промышленности целлюлоза используется для производства бумаги, тканей и различных искусственных волокон.

Крахмал и целлюлоза — это природные полимеры, которые являются сложными углеводами (полисахаридами). Хотя они имеют идентичную элементную формулу, их биологические функции и физико-химическое поведение кардинально различаются. Это различие проистекает из тонких нюансов их молекулярного строения.

Оба вещества имеют общую формулу (C₆H₁₀O₅)ₙ. Здесь «n» обозначает степень полимеризации, то есть количество повторяющихся звеньев глюкозы в одной огромной молекуле. Однако сами звенья глюкозы в них соединены по-разному:

• В крахмале остатки альфа-глюкозы соединены так, что цепи закручиваются в спирали. Это делает структуру более компактной и удобной для хранения энергии.
• В целлюлозе остатки бета-глюкозы соединены в перевернутом относительно друг друга виде, что заставляет цепь вытягиваться в идеально прямую линию.

Крахмал неоднороден. Он состоит из двух фракций: амилозы (линейные цепи) и амилопектина (сильно разветвленные цепи). Степень полимеризации у крахмала сравнительно невелика — от нескольких сотен до нескольких тысяч звеньев.

Целлюлоза же обладает исключительно линейным строением. Её молекулы гораздо длиннее (n может достигать 10 000 – 14 000). Благодаря своей линейности, нити целлюлозы располагаются параллельно друг другу и «склеиваются» множеством водородных связей, образуя сверхпрочные волокна — микрофибриллы. Именно поэтому дерево такое крепкое, а мука (крахмал) — рассыпчатая.

• Крахмал: Это аморфный порошок. В холодной воде он просто оседает на дно. При нагревании в воде молекулы крахмала начинают активно притягивать воду, набухают и разрушаются, образуя вязкий клейстер. Это свойство широко используется в кулинарии и производстве клея.
• Целлюлоза: Это волокнистое вещество. Она абсолютно нерастворима в воде и большинстве растворителей. Вода не может разрушить плотные пучки её молекул, что позволяет растениям сохранять форму даже во время сильных дождей.

Самый простой способ отличить эти вещества — использовать обычный аптечный иод. Молекулы иода «забираются» внутрь спиралей крахмала, образуя сложное соединение темно-синего цвета. Целлюлоза не имеет таких спиралей, поэтому при попадании иода она просто окрашивается в его естественный коричневатый цвет.

Химическое уравнение превращений:

nC₆H₁₂O₆ ⇄ (C₆H₁₀O₅)ₙ + nH₂O

• Реакция поликонденсации (вправо): Происходит в клетках растений. Глюкоза, образующаяся при фотосинтезе, превращается в полисахариды. При этом от каждой молекулы глюкозы отщепляется вода.
• Реакция гидролиза (влево): Это расщепление полимера. В нашем организме ферменты (например, амилаза) разрывают связи в крахмале, превращая его обратно в глюкозу — основной источник энергии. Целлюлоза тоже может подвергаться гидролизу (например, при длительном кипячении с серной кислотой), но в организме человека нет ферментов, способных разорвать её специфические связи, поэтому она проходит через пищеварение как «клетчатка».