9.Дисахариди. Відновлюючі та невідновлюючі дисахариди. Мальтоза, лактоза, целобіоза, сахароза.

Дисахариди (Дицукриди) — вуглеводи, які при нагріванні з водою в присутності мінеральних кислот чи під дією ферментів піддаються гідролізу, розкладаються на дві молекули моносахаридів. Легко розчиняються у воді, добре кристалізуються, солодкі на смак. При окисленні дають альдонові кислоти, відновленні — спирти, при гідролізі — моносахариди. Як у вільному стані, так і в складі ін. молекул дуже поширені в тваринних і рослинних організмах. Найпоширеніші дисахариди: сахароза (цукор), лактоза, мальтоза. Дисахариди - цінні харчові й смакові речовини; деякі дисахариди застосовують у мікробіології та фармації.

Загальна хімічна формула дисахаридів — С12Н22О11

По здатності відновлювати оксиди металів до металу, дисахариди поділяють на відновлючі та невідновлюючі.

1. Якщо у процесі утворення дисахариду відщеплення води відбувається за рахунок глікозидного гідроксилу однієї молекули моносахариду та спиртового гідроксилу другої молекули моносахариду, то такий дисахарид називається відновлюючим (відновлює оксиди металів до металів).

2. Якщо відщеплення води проходить за рахунок глікозидних гідроксилів обох молекул моносахаридів,то такий дисахарид називають невідновлюючим (не відновлює оксиди металів до металів).

Сахароза - невідновлюючий дисахарид що утворений залишками -глюко-піранози та -фруктофуранози. Широкорозповсюджений у природі дисахарид, який добувають з цукрового буряка 16-20 % та тростини 14-26 % (від загальної маси). При гідролізі утворює інвертний цукор ( суміш глюкози і фруктози ).

Мальтоза — солодовый сахар,природный дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы; содержится в больших количествах в проросших зёрнах ячменя, ржи и других зерновых; обнаружен также в томатах, в пыльце и нектаре ряда растений.Биосинтез мальтозы из β-D-глюкопиранозилфосфата и D-глюкозы известен только у некоторых видов бактерий. В животном и растительном организмах мальтоза образуется при ферментативном расщеплении крахмала и гликогена .

Лактоза C12H22O11 — углевод группы дисахаридов, содержится в молоке и молочных продуктах. Молекула лактозы состоит из остатков молекул глюкозы и галактозы.Лактозу иногда называют молочным сахаром.

Целлобиоза — 4-(β-глюкозидо)-глюкоза, дисахаридов, состоящий из двух остатков глюкозы, соединённых β-глюкозидной связью; основная структурная единица целлюлозы.

Белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде и в 45 — 48°-ном спирте. Плохо растворима в 96°-ном спирте и эфирах

10. Високомолекулярні полісахариди. Крохмаль, глікоген, клітковина. Пектинові речовини.

Полісахариди — вуглеводи, які багато в чому відрізняються від моносахаридів і дисахаридів, не мають солодкого смаку і майже не розчинні в воді.Це складні високомолекулярні сполуки, які під каталітичним впливом кислот чи ферментів піддаються гідролізу з утворенням простіших полісахаридів, потім дисахаридів, і врешті-решт багато молекул моносахаридів.

Пекти́нові речови́ни— велика група природніх вуглеводнів, які містяться у всіх рослинах та деяких водоростях. Пектинові речовини – це полісахариди , які побудовані із залишків галактуронової кислоти, яка є продуктом окислення глюкози. Вони є неоднорідними і зустрічаються у вигляді протопектину, пектину, пектинової та пектової кислоти. Основна функція пектинових речовин – підтримувати тургор у тканинах. Крім того, пектини підвищують посухостійкість рослин, сприяють тривалому зберіганню овочів і плодів. Пектинові речовини входять до складу клітинних стінок рослин, складаючи до 52% клітинної маси.[

У хімічному відношенні пектинові речовини — високомолекулярні ангідриди пентоз і гексоз. Вони досить стійкі до дії бактерій, але піддаються гідролітичному розщепленню в природних умовах під впливом ферментів, у результаті чого утворюються пентозани (С5Н8О4)n і гексозани (С6Н10О)n.

Здатні розчинятися в гарячій воді до 100 °C. Вони втримуються як у багатоклітинних, так й у нижчих рослинах, а також в альгах.

Крохма́ль,(С6Н10О5)n — високомолекулярний полісахарид рослинного походження, що нагромаджується в результаті фотосинтезу у плодах, зерні, коренях і бульбах деяких рослин як запасна форма вуглеводів. Резервний гомополісахарид рослин.

Види крохмалю: картопляний, кукурудзяний, амілопектиновий кукурудзяний, пшеничний, рисовий, гороховий, тапіоковий, модифікований і ін.

Глікоге́н («тваринний крохмаль») — полісахарид, головна форма зберігання глюкози в тваринних клітинах та клітинах деяких інших організмів.

Глікоген знаходиться у формі гранул у цитозолі багатьох типів клітин і грає важливу роль у глюкозному циклі. Глікоген формує резерв енергії, який може швидко мобілізуватися, щоб відповідати раптовій потребі в глюкозі, хоча і менш компактний, ніж тригліцериди (жири).

Клітковина (харчові волокна) — це частини рослинних тканин, стійкі до ферментів шлунково-кишкового соку людини. Вони не перетравлюються в організмі людини, але грають велику роль у процесі травлення. За хімічним складом клітковина – це неоднорідна група речовин, зокрема полісахариди (целюлоза, геміцелюлоза, камедь, пектини, слиз) та лігнін. Вміст у продуктах харчування коливається від 45 – 55% (висівки) до 0%.

26. Основніпоняття і величини в термодинамікі (гомо- і гетерогеннісистеми, фаза, внутрішняенергія, ентальпія).

Гетерогенні системи — фізико-хімічні системи, що складаються з двох або кількох фаз, напр., система: «лід — вода — водяна пара» — гетероґенна система з трьох фаз.

Гетерогенний — (рос. гетерогеный, англ. heterogeneous, нім. heterogen) — неоднорідний, той, що складається з різних за складом частин (протилежне — гомогенний). Фаза- однорідна складова частина фізико-хімічної системи

Гомогенної називається система, що складається з однієї фази,

Вн́утрішняене́ргія тіла (позначається як E або U) — повна енергія термодинамічної системи за винятком її кінетичної енергії як цілого і потенціальної енергії тіла в полі зовнішніх сил. Внутрішня енергія складається з кінетичної енергії хаотичного руху молекул, потенціальної енергії взаємодії між ними і внутрішньомолекулярної енергії.

Внутрішня енергія є однозначною функцією рівноважного стану системи. Це означає, що кожний раз, коли система опиняється в даному рівноважному стані, її внутрішня енергія приймає властиве цьому стану значення, незалежно від передісторії системи. Отже, зміна внутрішньої енергії при переході з одного стану в інший буде завжди дорівнювати різниці значень в цих станах, незалежно від шляху, по якому здійснювався перехід.

Термодинамі́чнафа́за — термодинамічно рівноважний стан речовини, відмінний за своїми фізичними властивостями від інших станів тієї ж речовини. Різні фази мають різні упаковки молекул (для кристалічних фаз, різні кристалічні ґратки), і, отже, різні значення коефіцієнта стисливості, коефіцієнта теплового розширення та інші сприйнятливості. Крім того, різні фази можуть мати різні електричні (сегнетоелектрики), магнітні (феромагнетики), та оптичні властивості (наприклад, твердий кисень).

Энтальпия— этосвойствовещества, указывающееколичествоэнергии, которуюможнопреобразовать в теплоту.

Энтальпия — этотермодинамическоесвойствовещества, котороеуказываетуровеньэнергии, сохраненной в егомолекулярнойструктуре. Этозначит, что, хотявеществоможетобладатьэнергией на основаниитемпературы и давления, не всю ееможнопреобразовать в теплоту. Частьвнутреннейэнергиивсегдаостается в веществе и поддерживаетегомолекулярную структуру. Частькинетическойэнергиивещества недоступна, когдаего температура приближается к температуреокружающейсреды. Следовательно, энтальпия — этоколичествоэнергии, которая доступна для преобразования в теплоту при определеннойтемпературе и давлении. Единицыэнтальпии — британскаятепловаяединицаили джоуль для энергии и Btu/lbmили Дж/кг для удельнойэнерги

27. Суть електролізу. Особливості електролізу солей розплавів та водних розчинів.

Електро́ліз – розклад речовин (напр., води, розчинів кислот, лугів, розчинених або розплавлених солей тощо) постійним електричним струмом.

Електроліз полягає в електрохімічних процесах окиснення та відновлення на електродах. При електролізі позитивно заряджені йони (катіони) рухаються до катода, на якому електрохімічно відновлюються. Негативно заряджені йони (аніони) рухаються до анода, де електрохімічноокиснюються. В результаті електролізу на електродах виділяються речовини в кількостях, пропорційних кількості пропущеного струму. Електроліз застосовується для одержання багатьох речовин (металів, водню, хлору та ін.), при гальваностегії (нанесенні металічних покриттів), гальванопластиці (відтворенні форми предметів), а також у хімічному аналізі (полярографія).

28 Каталіз та його значення, класифікація каталітичних процесів.

Каталіз (від греч.(грецький) katálysis — руйнування), зміна швидкості хімічних реакцій у присутності речовин> ( каталізаторів ), вступаючих в проміжну хімічну взаємодію з реагуючими речовинами, але поновлюючих після кожного циклу проміжних взаємодій свій хімічний склад. Реакції за участю каталізаторів називаються каталітичними. Кількість реагуючої речовини, яка може випробувати перетворення у присутності певної кількості каталізатора, не обмежується якими-небудь стехіометричними співвідношеннями і може бути дуже великим. Цим каталітичні реакції відрізняються від індукованих, або зв'язаних реакцій, коли одна реакція викликається або прискорюється (індукується) іншій і відбувається необоротне перетворення речовини-індуктора. Можливі зміни каталізатора при каталітичних реакціях є результатом побічних процесів, що аж ніяк не обумовлюють каталітичну дію.

За принципом фазового стану реагентів та каталізаторів розрізняють наступні типи каталізу:

гомогенний — каталізатор та реагенти знаходяться в одній фазі

газофазний

рідиннофазний

гетерогенний — каталізатор та реагенти знаходяться в різних фазах

каталіз рідкими каталізаторами, які збільшують швидкість взаємодії між рідинами та газами або між рідинами, що не змішуються

каталіз твердими каталізаторами, які прискорюють взаємодії між рідкими та газоподібнимим речовинами

мікрогетерогенний — процеси відбуваються у рідкій фазі за участі колоїдних часток металів в якості каталізатора

ферментативний — процеси у біологічних системах за участі білкових сполук — ферментів.

29. Електродні потенціали. Стандартні електродні потенціали. Рівняння Нернста.

Електродний потенціал — різниця електричних потенціалів між електродом та електролітом, в контакті з яким він знаходиться (найчастіше всього між металом і розчином електроліту).Якщо пластинку будь-якого металу, наприклад, цинку занурити у воду, то іони цинку, що утворюють кристалічну решітку металу, під дією полярних молекул води гідратуються, зв'язок їх з решіткою послаблюється, і деяка їх кількість, відриваючись від металу, перейде у воду, а на металі залишиться еквівалентна кількість електронів:

Zn = Zn2+ + 2e-

Між катіонами металу, що перейшли у воду, і негативно зарядженою пластинкою виникає електростатичне притягання, яке зумовлює зворотній процес — перехід іонів металу на пластинку; в системі встановлюється хімічна рівновага.

Обчислення стандартних електродних потенціалів

Електродний потенціал не може бути отриманий емпірично. Потенціал гальванічної комірки випливає з "пари" електродів. Таким чином, неможливо визначити величину для кожного електрода в парі, використовуючи емпірично отриманий потенціал гальванічної комірки. Для цього встановлено стандартний водневий електрод, для якого цей потенціал точно визначений і дорівнює 0,00 В, і будь-електрод, для якого електронний потенціал ще невідомий, може бути поєднана зі стандартним водневим електродом з утворенням гальванічної комірки - і в цьому випадку потенціал гальванічної комірки дає потенціал невідомого електрода. Так як електродні потенціали традиційно визначають як відновні потенціали, знак окисляющегося металевого електрода повинен бути змінений на протилежний при підрахунку загального потенціалу комірки. Також потрібно мати на увазі, що потенціали не залежать від кількості переданих електронів в полуреакция (навіть якщо воно різне), так як вони розраховані на 1 моль переданих електронів. Звідси при розрахунку якого електродного потенціалу на підставі двох інших слід проявляти уважність.

Наприклад:

Fe 3 + + 3e --->Fe (тв) -0.036 В

Fe 2 + + 2e --->Fe (тв) -0.44 В

Для отримання третього рівняння:

Fe 3 + + e --->Fe 2 + (+0.77 В)

слід помножити потенціал першого рівняння на 3, перевернути друге рівняння (поміняти знак) і помножити його потенціал на 2. Додавання цих двох потенціалів дасть стандартний потенціал третього рівняння.

2. Таблиця стандартних електродних потенціалів

Чим більше стандартні відбудовні потенціали, тим легше їх можна відновити, іншими словами, тим більше сильними окислювачами вони є. І навпаки: великий негативний потенціал означає, що дана форма є сильним відновником. Наприклад, F 2 має 2,87 В, а Li + має -3,05 В, фтор - окислювач, літій - відновник. Таким чином, Zn 2 +, стандартний відбудовний потенціал якого дорівнює -0,76 В, може бути окислений будь-яким іншим електродом, стандартний потенціал якого більше -0,76 В. (напр., H + (0 В), Cu 2 + ( 0,16 В), F 2 (2,87 В)) і може бути відновлений будь-яким електродом, стандартний потенціал якого менше -0,76 В (напр., H - (-2,23 В), Na + (-2 , 71 В), Li + (-3,05 В)).

У гальванічної осередку, де мимовільна окислювально-відновна реакція змушує осередок виробляти електричний потенціал, Енергія Гіббса ΔG o повинна бути негативною, у відповідності з наступним рівнянням:

ΔG o яч =-nFE o яч

де n це кількість молей електронів на моль продуктів, а F є постійної Фарадея, ~ 96485 Кл / моль. Таким чином застосовні наступні правила:

якщо E o яч> 0, тоді процес мимовільний (гальванічна комірка)

якщо E o яч<0, тоді процес несамопроізвольное ( електролітична комірка)

Рівняння Нернста:

30. Загальна характеристика розчинів та процесу розчинення. Їх класифікація.

Рóзчини (рос. раствор, англ. solution, нім. Lösung f) — цілком однорідні суміші з двох (або кількох) речовин, в яких молекули (або іони) одної речовини рівномірно розподілені між молекулами другої речовини.

Розчин — однофазна, гомогенна, багатокомпонентна система змінного хімічного складу

к правило, під розчином розуміють рідку молекулярно-дисперсну систему (так звані істинні розчини, англ. truesolution). Розчинником називають компонент, концентрація якого суттєво більша концентрації інших компонентів. Розчинник у чистому вигляді має той самий агрегатний стан, що й розчин. Процес утворення розчину полягає у руйнуванні зв'язків між молекулами (йонами) вихідної речовини і утворенні нових зв'язків між молекулами (йонами) розчиненої речовини і розчинника. За концентрацією розчиненої речовини розчини поділяють на насичені, ненасичені й пересичені. За наявністю чи відсутністю електролітичної дисоціації розчиненої речовини на йони розрізняють розчини електролітів і розчини неелектролітів. Крім того, виділяють розчини полімерів, головна особливість яких — дуже велика різниця у розмірах молекул розчинника і розчиненої речовини.

Процес розчинення- це розчинення у розчиннику розчиненої речовини.

Класифікація:

Насичений розчин

Детальніше: Насичений розчин

У певній кількості води при даній температурі може розчинятися лише певна кількість речовини, а надлишок її залишається нерозчинним. Розчин, у якому взята речовина при даній температурі більше не розчиняється, називається насиченим.

При виготовленні насиченого розчину до розчинника додають звичайно таку кількість розчинюваної речовини, щоб частина її залишалася нерозчинною, скільки б розчин не розмішували і не збовтували. Однак у практиці звичайно користуються ненасиченими розчинами, тобто такими, в яких при даній температурі розчинювана речовина може ще розчинятися (до утворення насиченого розчину).

Пересичений розчин

Детальніше: Пересичений розчин

Крім насичених і ненасичених, відомі ще так звані пересичені розчини, в яких розчинюваної речовини в розчиненому стані більше, ніж потрібно для одержання насиченого розчину. Але пересичені розчини зустрічаються порівняно рідко, і їх утворюють лише деякі речовини, наприклад декагідрат сульфату натрію — Na2SO4•10H2O, пентагідраттіосульфату натрію — Na2S2O3 • 5H2O тощо. Пересичені розчини дуже нестійкі і досить легко розкладаються з виділенням надлишку розчиненої речовини і утворенням насиченого розчину.

Концентрований та розбавлений розчини

Детальніше: Розчинність

Не слід плутати поняття насичений і ненасичений розчини з поняттями концентрований і розбавлений. Назви концентрований і розбавлений вказують лише, на ступінь розчиненості речовини, що міститься в даній кількості розчинника, і нічого не вказують на ступінь його насичення.

Концентрований розчин може бути і насиченим і ненасиченим. Наприклад, якщо в 100 г води при 100 °C розчинити 200 г нітрату калію KNO3, то такий розчин буде досить концентрованим, але ненасиченим, бо для одержання насиченого розчину при цих умовах потрібно розчинити не 200, а 245 г цієї солі. Другий приклад: якщо в 100 г води при звичайній температурі розчинити в одному випадку 0,10 г Ca(OH)2, а в другому — 0,16 г, то обидва розчини будуть дуже розбавлені і разом з тим перший з них буде ненасиченим, а другий — насиченим.