Вуглеводи. Особливості горіння целюлози

Органічні речовини, які відносять до класу вуглеводів, широко розповсюджені в живій природі. Представниками вуглеводів є виноградний цукор (глюкоза), фруктовий цукор (фруктоза), буряковий і тростинний цукор (сахароза), крохмаль, целюлоза та ряд інших.У результаті процесу фотосинтезу рослинами щорічно на нашій планеті синтезується велика маса вуглеводів, яка оцінюється вмістом карбону, що становить 4×10¹⁰т. Близько 80% сухої речовини рослин припадає на вуглеводи. В зерні, картоплі, овочах, плодах вуглеводи є резервною поживною речовиною.

Поряд з білками, нуклеїновими кислотами і ліпідами вуглеводи є необхідною складовою частиною організму людини і тварин, де вони виконують важливі біологічні функції.

Вуглеводи поділяють на дві великі групи: прості вуглеводи або моносахариди (монози) і складні вуглеводи або полісахариди (поліози).

Хімічний склад моносахаридів описується загальною формулою С_nH₂_nO_n. Молекули моносахаридів містять від 4 до 10 атомів вуглецю, проте найбільше значення мають моносахариди з 5 і 6 атомами вуглецю, тобто пентози С₅H₁₀O₅ і гексози С₆H₁₂O₆, а з гексоз – глюкоза (виноградний цукор) і фруктоза (фруктовий цукор). Структурна формула глюкози виведена на основі її хімічних властивостей і має вигляд:

Аналогічно була встановлена хімічна формула фруктози. Вона має будову п’ятиатомного кетоно-спирту:

Дисахаридами називають складні сахариди, молекули яких під час гідролізу утворюють дві молекули моносахаридів. Хімічний склад дисахаридів, молекули яких складаються із залишків гексоз, можна подати загальною формулою:

С₁₂Н₂₂О₁₁:

Найбільш поширеним вуглеводом є целюлоза. Целюлоза (від лат. Cellula – клітина) або клітковина, є головною складовою частиною оболонок клітки рослин. Волокна бавовника (очищена вата) і фільтрувальний папір – це зразки майже чистої целюлози. Середня молекулярна маса целюлози різного походження становить від 100 000 до 1 000 000 і більше. Молекули целюлози містять від 600 до 6000 залишків глюкози:

Целюлоза є складовою частиною стінок клітин рослин. Вона надає тканинам рослин механічної міцності, еластичності і утворює немовби їхній скелет. У рослинах целюлоза утворюється в результаті складних біохімічних перетворень, які починаються з фотосинтезу найпростіших вуглеводнів. Тому в природі целюлоза зустрічається не в чистому вигляді. Нитки бавовника містять 92-95% целюлози, у різних видах деревини вміст целюлози коливається від 40 до 60%.Чиста целюлоза має вигляд білої аморфної на вигляд речовини без запаху і смаку.

Фотосинтез – це процес синтезу в зелених частинах рослин вуглеводів, а також білків і жирів з вуглекислого газу і води за рахунок енергії сонячного світла і з участю зеленого пігменту рослин – хлорофілу.

Утворення вуглеводів з СО₂ і води в процесі фотосинтезу можна зобразити загальною схемою:

Основною складовою частиною деревини є целюлоза. Завдяки широкому застосуванню деревини як будівельного матеріалу, велике значення має її здатність до горіння. Під дією зовнішнього тепла в деревині відбувається піроліз. При 200-280 ⁰С целюлоза внаслідок дегідратації перетворюється на вугілля і суміш газів, що не здатні до горіння (СО + СО₂ + Н₂О). При 280-340 ⁰С целюлоза перетворюється на смолу, яка виділяє велику кількість пальних газів (СН₄ + СО). Для основних порід деревини температура займання деревини складає 250-260⁰С. Після запалення верхній шар деревини нагрівається до 290-300⁰С, забезпечуючи великий вихід газоподібних пальних продуктів піролізу і велику висоту полум’я. Верхній шар продовжує нагріватися до 500-700⁰С і внаслідок процесів розкладання перетворюється на деревне вугілля. Це деревне вугілля екранує поверхню від виходу пальних газів, але саме не займається через нестачу кисню (який повністю витрачається в зоні полум’я). Займання шару деревини настає, коли факел полум’я зменшується і до поверхні починає доходити кисень повітря. Коли вся деревина перетвориться на деревне вугілля, далі горить тільки саме вугілля.

Приклад 54.

Що таке бродіння сахарів? Чим воно викликається?

Розв’язання.

Бродінням спиртів називають розщеплення молекул сахарів з виділенням вуглекислоти. Бродіння відбувається під впливом ферментів (ензимів). Ферменти – це біологічні каталізатори, які виробляються організмами.

Відомо багато типив бродіння. Найбільш відомим є спиртове бродіння. Процес бродіння – багатостадійний складний процес, кінцевими продуктами якого є етанол і вуглекислий газ:

С₆Н₁₂С₆® 2 С₂Н₅ОН + 2 СО₂.

Крім спиртового бродіння відомо багато інших типів бродіння: лимонокисле, олійнокисле, ацетонобутанолове.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Дегідрування спиртів	\|	Властивості карбонових кислот та їх похідних

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.