Химическая формула и температура плавления сахарозы

Сахар Химия

Среди наиболее востребованных органических соединений можно выделить сахарозу. Образуется она благодаря остаткам двух моносахаридов: фруктозы и глюкозы. В природе это вещество содержится в берёзовом и кленовом соке, свёкле, тростнике. Структурная формула сахарозы — C12H22O11. Основной процент этого вещества поступает в организм человека вместе с пищей. После расщепления в кишечнике сахароза попадает в кровь и используется как источник энергии.

Краткое описание

Сахароза относится к дисахаридам из группы олигосахаридов, обладает молекулярной кристаллической решёткой. В бытовой отрасли вещество C12H22O11 называется исключительно сахаром. Олигосахариды являются углеводами. В их состав может входить максимум 10 моносахаридных остатков. А вот дисахариды в сочетании с минеральными кислотами при высокой температуре либо под влиянием ферментов подвергаются разложению. Они обязательно расщепляются на 2 молекулы моносахаридов (натуральные вещества).

В лабораторных условиях было доказано, что C12H22O11 обладает следующими физическими свойствами:

Структура сахарозы

  1. Молекула органического соединения включает в себя 2 остатка моносахаридов, за объединение которых отвечает атом кислорода. Их связь обусловлена взаимодействием гидроксильных групп.
  2. Если нагреть C12H22O11 до +160 °C, можно будет увидеть плавление кристаллов, которые превращаются в карамель. Если продолжить воздействовать на сахарозу высокой температурой, уже при +190 °C органическое вещество будет разлагаться с изменением своей первоначальной окраски — приобретёт коричневый оттенок.
  3. Агрегатное состояние при +20 °C — мелкие кристаллы природного происхождения.
  4. Показатель плотности C12H22O11 не превышает 1.587 г/см³. Молярная масса находится в пределах 342,2965 ± 0,0144.

Сахароза ежедневно используется человечеством в различных отраслях. Этот компонент встречается во многих ягодах, фруктах и плодах. Больше всего C12H22O11 в сахарной свёкле (до 25%) и тростнике (до 22%).

Способы получения органического вещества

Собранную сахарную свёклу стараются максимально мелко измельчить, чтобы поместить материал в специальные котлы, которые называются диффузорами. В этом оборудовании доведённая до кипения вода вымывает органические соединения. Вместе с C12H22O11, в полученный раствор попадает много других компонентов. Например:

  1. Остатки белков.
  2. Различные кислоты природного происхождения.
  3. Красящие элементы.

Чтобы убрать все лишние компоненты, на производстве используется известковое молоко Ca (OH)2. Благодаря этому образуются соли, которые практически не растворяются и выпадают в осадок. Вместе с Ca (OH)2, сахароза формирует растворимый сахарат кальция. Эту химическую реакцию можно изобразить с помощью формулы: С12Н22О11*CaO*2Н2О.

Через полученный раствор пропускают СО, чтобы добиться разложения сахарата кальция и нейтрализовать лишний гидроксид. В осадок выпадает CaCO₃, который проходит фильтрацию. Раствор постепенно уваривают в вакуумных установках. С помощью центрифуги отделяют кристаллы сахара. До 55% C12H22O11 содержится в оставшемся растворе меласса, который используют для производства лимонной кислоты. Полученную сахарозу очищают и обесцвечивают. Для этого её обязательно растворяют в воде и фильтруют с помощью активированного угля. На финальном этапе раствор упаривают и кристаллизуют.

Структурная формула сахарозы

Не меньшей востребованностью пользуется сахарный тростник. Из стеблей растения производят до 65% C12H22O11. До начала цветения сахарный тростник срезают, измельчают и перемалывают. Качественно очистить полученный сок поможет Са (ОН)2, который нужно нагреть.

Сахароза реагирует на гидроксид кальция, за счёт чего образуются нерастворимые и малорастворимые соли, которые выпадают в осадок и их пропускают через фильтр. В итоге рафинированный сахар имеет белый цвет.

Основные свойства

За образование сахарозы отвечает процесс, во время которого молекула Н2О отделается от гликозидных остатков простых сахаридов под действием белков-катализаторов. Дисахариды быстро растворить в метаноле, воде, этаноле. В категорию исключений входит диэтиловый эфир. Если попробовать нагреть органическое соединение до +160 °C или больше, расплав будет подвергнут карамелизации. Если обеспечить постоянное освещение или задействовать экстремальное охлаждение жидким азотом, сахароза проявит специфические фосфоресцирующие свойства.

C12H22O11 не вступает в реакцию с медно-тартратным и щёлочно-цитратным реактивами, не реагирует на щелочные растворы аммиаката серебра. В этом случае альдегидные и кетоновые реакции отсутствуют. Но под воздействием гидроксида меди сахароза реагирует как многоатомный спирт, из-за чего образуются сахараты металла, которые окрашены в ярко-синий цвет. Эта реакция получила большой спрос в пищевой отрасли, когда нужно отделить и очистить основное вещество от примесей.

Кусковой сахар

Если в кислой среде нагреть разведённый в воде компонент C12H22O11, дополнительно задействовав пищевую добавку Е1103 или сильные кислоты, соединение будет подвергнуто гидролизу. В итоге образуется смесь, состоящая из глюкозы и фруктозы, которая в научной среде называется инертным сахаром (сахарный сироп).

Гидролиз дисахарида связан с изменением удельного вращения. В химии процесс носит название «инверсия». Готовая жидкость используется для придания сладости различным блюдам, снижения вероятности преждевременной кристаллизации углевода, получения искусственного мёда, производства спиртов, создания карамелизированной патоки. В роли основных изомеров углевода с аналогичной молекулярной формулой выступают лактоза и мальтоза.

Строение C12H22O11

После всех этапов обработки сахароза имеет вид тщательно измельчённых кристаллов белого цвета, которые легко растворяются в жидкой среде. Это органическое вещество растает, когда температура достигла отметки +160 °C. По мере остывания сахарозы образуется сладкая, приятная на вкус карамель. В природе C12H22O11 содержится не только в свёкле и тростнике, но и в кленовом, берёзовом соке.

Сахароза отличается более сложным строением, нежели C6H12O6. Молекула C12H22O11 состоит из остатков фруктозы и глюкозы, которые соединены между собой благодаря взаимодействию полуацетальных гидроксилов. Альдегидная группа в сахарозе отсутствует. При нагревании с аммиачным раствором оксида серебра C12H22O11 не даёт «серебряного зеркала». Если даже смешать сахарозу с гидроксидом меди и подвергнуть их воздействию высоких температур, в итоге нельзя получить красный оксид меди.

Сахароза

Вещество C12H22O11 не является альдегидом, из-за чего не способно превращаться в открытую форму. Подобные дисахариды не склонны к окислению, поэтому называются невосстанавливающими сахарами. На производственном участке чаще всего используется именно свёкла, так как этот овощ более доступен по цене и в его составе содержится до 29% сахарозы.

Органическое вещество C12H22O11 отличается тем, что может быть подвергнуто гидролизу. Но только при нагревании и в присутствии ионов водорода. Из одной молекулы сахарозы образуется столько же фруктозы и глюкозы. В качестве наглядного примера может изучить формулу: С12Н22О11 + Н2О t, H2SO4→ С6Н12O6 + С6Н12O6.

Среди изомеров сахарозы выделяют лактозу и мальтозу. В процессе гидролиза дисахариды расщепляются на составляющие моносахариды. Этот процесс происходит благодаря разрыву гликозидной связи между веществами.

Особенности метаболизма

Метаболизм

В необработанном виде организм человека не способен усваивать сахарозу. После употребления этого органического вещества на биологическом уровне будет запущен гидролиз. Основная часть C12H22O11 метаболизируется в пределах тонкого кишечника. Полезная для человека глюкоза и фруктоза высвобождаются только под воздействием ферментов сахаразы. При помощи белков моносахариды могут поглощаться стенками органов ЖКТ. В этом случае используется облегчённая диффузия.

C6H12O6 беспрепятственного всасывается слизистой оболочкой органов желудочно-кишечного тракта. Такой эффект достигается за счёт скопления ионов натрия. Способ попадания C12H22O11 в кишечник зависит от общего количества употребляемого органического вещества. Глюкоза является основным моносахаридом, который попадает в кровоток. C6H12O6 постепенно расщепляется на 6 молекул СО2, из-за чего начинает выделяться большое количество энергетических молекул. Упрощённая диффузия позволяет быстрее усвоить оставшуюся часть сахаридов в ЖКТ.

Сферы применения

Органическое вещество C12H22O11 представляет собой углевод, который в условиях производства можно получить не только из стеблей и плодов, но и из семян. Сахароза активно используется в следующих отраслях:

Разновидности сахарозы

  1. Биологические науки. Полисахарид используют в качестве основного сырья, когда предстоит выполнить ферментацию. Речь касается этанола, глицерина, декстрана, бутанола, лимонной и левулиновой кислот.
  2. Пищевая промышленность. C12H22O11 люди ежедневно употребляют в пищу (сахар). Это органическое вещество также можно использовать как консервант (в большой концентрации). Сахароза является составным компонентов различных блюд, соусов, спиртных напитков. С помощью C12H22O11 получают ненатуральный мёд.
  3. Фармакологическая отрасль. Полученную из тростника сахарозу применяют для производства медикаментозных средств. Органический компонент С12Н22О11 добавляют в состав лекарств, которые используются в педиатрии.

В сочетании с жирными кислотами сахарозу используют как неионные детергенты (вещества, которые ускоряют растворимость в воде) в косметологии, бытовой отрасли, при изготовлении моющих средств.

Оцените статью
Na5.club
Добавить комментарий

Adblock
detector