Углеводы — органические вещества с общей формулой Cₙ(H₂O)ₘ. Название историческое: во многих формулах на каждый атом углерода приходится как бы одна молекула воды. Сахар в чае, крахмал в картошке, целлюлоза в вате — всё это углеводы, хотя на вид и на вкус они совсем разные.
Узнавать их на экзамене помогают две качественные реакции: крахмал синеет от иода, а глюкоза даёт серебряное зеркало. Держишь в голове эти две — половина заданий темы уже решена.
По способности распадаться на более простые сахара углеводы делят на три группы:
Рождаются углеводы в зелёных растениях при фотосинтезе — на свету, с участием хлорофилла. Из углекислого газа и воды растение собирает глюкозу и запасает в ней энергию Солнца, которая потом «сгорает» в живом организме.
Глюкоза C₆H₁₂O₆ — самый важный моносахарид. Секрет её свойств в строении: в молекуле есть альдегидная группа –CHO и целых пять гидроксильных групп –OH. Поэтому глюкоза ведёт себя сразу как альдегид и как многоатомный спирт — отсюда и весь набор реакций, которые от неё ждут на экзамене.
Из-за альдегидной группы –CHO работают две качественные реакции:
А из-за пяти групп –OH глюкоза без нагревания растворяет свежий Cu(OH)₂, давая ярко-синий раствор — так ведёт себя любой многоатомный спирт. Обе стороны характера полезно помнить: зеркало и красный Cu₂O — на альдегид, ярко-синий раствор на холоде — на спирт.
Под действием ферментов глюкоза сбраживается. Спиртовое брожение даёт этанол и углекислый газ — на нём держатся виноделие и подъём теста. Бывает и молочнокислое брожение — оно скисляет молоко и квасит капусту. А в самом организме глюкоза медленно окисляется до углекислого газа и воды, отдавая запасённую энергию.
Фруктоза — изомер глюкозы с той же формулой C₆H₁₂O₆, но вместо альдегидной у неё кетонная группа. Поэтому серебряного зеркала она напрямую не даёт, зато как многоатомный спирт реагирует с Cu(OH)₂ на холоде. Фруктоза слаще глюкозы, её много в мёде и фруктах.
Сахароза C₁₂H₂₂O₁₁ — привычный сахар, дисахарид из остатков глюкозы и фруктозы. Свободной альдегидной группы в ней нет, поэтому сахароза не даёт серебряного зеркала — любимая ловушка составителей ЕГЭ. Зато сахароза гидролизуется, распадаясь на глюкозу и фруктозу; после гидролиза продукты уже дают зеркало — за счёт освободившейся глюкозы.
Крахмал (C₆H₁₀O₅)ₙ — полисахарид из остатков α-глюкозы, запас питательных веществ растения. Его качественная реакция: с иодом даёт синее окрашивание. Капни спиртовой раствор иода на срез картофеля — он посинеет.
Целлюлоза (C₆H₁₀O₅)ₙ — та же формула, но построена из β-глюкозы, поэтому цепи линейные и прочные: это вата, бумага, стенки клеток растений. Синего окрашивания с иодом целлюлоза не даёт. При гидролизе и крахмал, и целлюлоза в итоге превращаются в глюкозу.
Формула у крахмала и целлюлозы общая, но изомерами они не являются: число звеньев n у них разное, а сами звенья построены из разных форм глюкозы — α и β. Отсюда и разные свойства.
Дано: сколько граммов серебра выделится в реакции серебряного зеркала с 36 г глюкозы?