Какими физическими свойствами обладает сахар

Эта статья — о химическом веществе. О пищевом продукте см. Сахар.

Химические свойства сахарозы

  • 1. Сахароза, как и многоатомные спирты, реагирует с гидроксидом меди (II).
  • 2. Сахароза не реагирует с аммиачным раствором оксида серебра (I). Последнее можно объяснить тем, что молекула сахарозы состоит из взаимно связанных остатков циклической глюкозы и циклической фруктозы.
  • 3. Гидролиз протекает в кислой среде:

Образовавшуюся глюкозу можно обнаружить реакцией «серебряного зеркала» или взаимодействием с гидроксидом меди (II) при нагревании.

В живых организмах гидролиз идет под действием ферментов.

Полисахариды

Полисахариды — это высокомолекулярные углеводы, содержащие большое число (сотни и тысячи) остатков моносахаридов. Это природные полимеры, мономером которых является глюкоза. Их общая формула

Крахмал является одним из продуктов фотосинтеза:

Сахароза

Сахароза C12H22O11, или свекловичный сахар, тростниковый сахар, в быту просто сахар — дисахарид, состоящий из двух моносахаридов — α-глюкозы и β-фруктозы.

Сахароза является весьма распространённым в природе дисахаридом, она встречается во многих фруктах, плодах и ягодах. Особенно велико содержание сахарозы в сахарной свёкле и сахарном тростнике, которые и используются для промышленного производства пищевого сахара.

Бесцветные моноклинные кристаллы. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса – карамель.

Молекулярная масса 342,3 а.е.м.

Вкус сладковатый. Растворимость (грамм на 100 грамм): в воде 179 (0°C) и 487 (100°C), в этаноле 0,9 (20°C). Малорастворима в метаноле. Не растворима в диэтиловом эфире

Плотность 1,5879 г/см3

При охлаждении жидким воздухом, после освещения ярким светом кристаллы сахарозы фосфоресцируют

Не проявляет восстанавливающих свойств — не реагирует с реактивом Толленса и реактивом Фелинга.

Из числа изомеров сахарозы, имеющих молекулярную формулу С12Н22О11, можно выделить мальтозу и лактозу

Если прокипятить раствор сахарозы с несколькими каплями соляной или серной кислоты и нейтрализовать кислоту щелочью, а после этого нагреть раствор, то появляются молекулы с альдегидными группами, которые и восстанавливают гидроксид меди (II) до оксида меди (I). Эта реакция показывает, что сахароза при каталитическом действии кислоты подвергается гидролизу, в результате чего образуются глюкоза и фруктоза:

С12Н22О11 + Н2О → С6Н12O6 + С6Н12O6

Природные и антропогенные источники

Содержится в сахарном тростнике, сахарной свекле (до 28% сухого вещества), соках растений и плодах (например, берёзы, клёна, дыни и моркови). Источник получения сахарозы — из свеклы или из тростника определяют по соотношению содержания стабильных изотопов углерода 12C и 13C. Сахарная свекла имеет C3-механизм усвоения углекислого газа (через фосфоглицериновую кислоту) и предпочтительно поглощает изотоп 12C; сахарный тростник имеет C4-механизм поглощения углекислого газа (через щавелевоуксусную кислоту) и предпочтительно поглощает изотоп 13C.

Полиолы, или многоатомные спирты

Вещества этой группы незначительно влияют на уровень сахара в крови, поскольку не вызывают выделения инсулина. Важной особенностью их действия является медленное всасывание в кишечнике — в 5-6 раз медленнее глюкозы. При этом они создают высокое осмотическое давление в кишечнике, что способствует задержке жидкости, разжижению его содержимого и усилению перистальтики («осмотический понос»). Послабляющее действие полиолов иногда используют при лечении запоров. Суточная доза этих сахарозаменителей не должна превышать 30-50 г, а для лиц пожилого возраста — 15-20 г, более высокие дозы вызывают тошноту и рвоту. Кроме того, полиолы повышают секрецию желудочного сока и обладают желчегонным действием. В отличие от глюкозы эти вещества не разрушают эмаль зубов, поэтому их вводят в состав зубных паст и жевательных резинок. Один из представителей этой группы — сорбит — способствует оздоровлению микрофлоры кишечника, участвующей в синтезе витаминов В1, В6 и биотина. Поскольку полиолы устойчивы к высоким температурам, их используют вместо сахара при приготовлении некоторых блюд. Сорбит, обладающий способностью притягивать влагу из воздуха и смягчать продукты, применяют для предотвращения высыхания конфет, пастилы и других кондитерских изделий. Он также используется в качестве натурального консерванта и эмульгатора.

Читайте также:  Всё, что вам нужно знать о том, что такое глюкоза и зачем она нужна

При употреблении полиолов необходимо придерживаться следующих правил:

  • начинать применение ксилита и сорбита с небольших доз (10-15 г/сутки) с целью определения индивидуальной переносимости, в том числе возможного послабляющего эффекта;
  • людям, контролирующим свой вес, не рекомендуется использовать сахарозаменители этой группы, поскольку их калорийность сравнима с сахаром (сорбита — 354 ккал, ксилита — 367 ккал);
  • при появлении тошноты, вздутии живота или изжоги дозу сахарозаменителя следует уменьшить до 10-15 г или вообще прекратить его употребление.

При сахарном диабете применение полиолов осуществляется по специальной схеме, в соответствии с формой и стадией заболевания, согласно рекомендациям врача.

Натуральные подсластителиul

Химические свойства[править | править код]

Не проявляет восстанавливающих свойств — не реагирует с реактивами Толленса, Фелинга и Бенедикта. Не образует открытую форму, поэтому не проявляет свойств альдегидов и кетонов. Наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы легко подтверждается реакцией с гидроксидами металлов. Если раствор сахарозы прилить к гидроксиду меди(II), образуется ярко-синий раствор сахарата меди. Альдегидной группы в сахарозе нет: при нагревании с аммиачным раствором оксида серебра(I) она не дает реакцию «серебряного зеркала», при нагревании с гидроксидом меди(II) не образует красного оксида меди(I). Из числа изомеров сахарозы, имеющих молекулярную формулу С12Н22О11, можно выделить мальтозу и лактозу.

Реакция сахарозы с водой[править | править код]

Если прокипятить раствор сахарозы с несколькими каплями соляной или серной кислоты и нейтрализовать кислоту щелочью, а после этого нагреть раствор, то появляются молекулы с альдегидными группами, которые и восстанавливают гидроксид меди(II) до оксида меди(I). Эта реакция показывает, что сахароза при каталитическом действии кислоты подвергается гидролизу, в результате чего образуются глюкоза и фруктоза:

Реакция сахарозы с гидроксидом меди(II)[править | править код]

Поскольку связь между остатками моносахаридов в сахарозе образована засчет обоих гликозидных гидроксилов, это вещество не обладает восстановительными свойствами. При добавлении раствора сахарозы к осадку гидроксида меди (II) он растворяется; жидкость окрашивается в синий цвет. Но, в отличие от глюкозы, сахароза не восстанавливает гидроксид меди (II) до оксида меди (I).

Сахароза, ее физические и химические свойства

Физическиесвойства и нахождение в природе.

1. Онапредставляет собой бесцветные кристаллысладкого вкуса, хорошо растворима вводе.

2. Температураплавления сахарозы 160 °C.

3. Призастывании расплавленной сахарозыобразуется аморфная прозрачная масса– карамель.

4. Содержитсяво многих растениях: в соке березы,клена, в моркови, дыне, а также в сахарнойсвекле и сахарном тростнике.

Строениеи химические свойства.

1. Молекулярнаяформула сахарозы – С12Н22О11.

2. Сахарозаимеет более сложное строение, чемглюкоза.

3. Наличиегидроксильных групп в молекуле сахарозылегко подтверждается реакцией сгидроксидами металлов.

Еслираствор сахарозы прилить к гидроксидумеди (II), образуется ярко-синий растворсахарата меди.

4. Альдегиднойгруппы в сахарозе нет: при нагреваниис аммиачным раствором оксида серебра(I) она не дает «серебряного зеркала»,при нагревании с гидроксидом меди (II)не образует красного оксида меди (I).

5. Сахароза,в отличие от глюкозы, не являетсяальдегидом.

6. Сахарозаявляется важнейшим из дисахаридов.

7. Онаполучается из сахарной свеклы (в нейсодержится до 28 % сахарозы от сухоговещества) или из сахарного тростника.

Реакциясахарозы с водой.

Еслипрокипятить раствор сахарозы с несколькимикаплями соляной или серной кислоты инейтрализовать кислоту щелочью, а послеэтого нагреть раствор с гидроксидоммеди (II), выпадает красный осадок.

Прикипячении раствора сахарозы появляютсямолекулы с альдегидными группами,которые и восстанавливают гидроксидмеди (II) до оксида меди (I). Эта реакцияпоказывает, что сахароза при каталитическомдействии кислоты подвергается гидролизу,в результате чего образуются глюкозаи фруктоза:

С12Н22О11+ Н2О→ С6Н12O6+ С6Н12O6.

6. Молекуласахарозы состоит из соединенных другс другом остатков глюкозы и фруктозы.

Изчисла изомеров сахарозы, имеющихмолекулярную формулу С12Н22О11,можно выделить мальтозу и лактозу.

Особенностимальтозы:

1) мальтозаполучается из крахмала под действиемсолода;

2) онаназывается еще солодовым сахаром;

3) пригидролизе она образует глюкозу:

С12Н22О11(мальтоза) + Н2О→ 2С6Н12O6(глюкоза).

Особенностилактозы: 1) лактоза (молочный сахар)содержится в молоке; 2) она обладаетвысокой питательностью; 3) при гидролизелактоза разлагается на глюкозу игалактозу – изомер глюкозы и фруктозы,что является важной особенностью.

66. Крахмал и его строение

Физическиесвойства и нахождение в природе.

1. Крахмалпредставляет собой белый порошок, нерастворимый в воде.

Читайте также:  Как быстро и эффективно почистить печень?

2. Вгорячей воде он набухает и образуетколлоидный раствор – клейстер.

3. Являясьпродуктом усвоения оксида углерода(IV) зелеными (содержащими хлорофилл)клетками растений, крахмал распространенв растительном мире.

4. Клубникартофеля содержат около 20 % крахмала,зерна пшеницы и кукурузы – около 70 %,риса – около 80 %.

5. Крахмал– одно из важнейших питательных веществдля человека.

Строениекрахмала.

1. Крахмал(С6H10O5)n– природный полимер.

2. Образуетсяон в результате фотосинтетическойдеятельности растений при поглощенииэнергии солнечного излучения.

3. Сначалаиз углекислого газа и воды в результатеряда процессов синтезируется глюкоза,что в общем виде может быть выраженоуравнением: 6СO2+ 6Н2О= С6Н12O6+ 6O2.

4. Глюкозадалее превращается в крахмал: nС6Н12O6= (С6H10O5)n+ nН2О.

5. Макромолекулыкрахмала неодинаковы по размерам: а) вних входит разное число звеньев С6H10O5– от нескольких сотен до несколькихтысяч, при этом неодинакова и ихмолекулярная масса; б) различаются онии по строению: наряду с линейнымимолекулами с молекулярной массой внесколько сотен тысяч имеются молекулыразветвленного строения, молекулярнаямасса которых достигает несколькихмиллионов.

Химическиесвойства крахмала.

1. Одноиз свойств крахмала – это способностьдавать синюю окраску при взаимодействиис йодом. Эту окраску легко наблюдать,если поместить каплю раствора йода насрез картофеля или ломтик белого хлебаи нагреть крахмальный клейстер сгидроксидом меди (II), будет виднообразование оксида меди (I).

2. Еслипрокипятить крахмальный клейстер снебольшим количеством серной кислоты,нейтрализовать раствор и провестиреакцию с гидроксидом меди (II), образуетсяхарактерный осадок оксида меди (I). Тоесть при нагревании с водой в присутствиикислоты крахмал подвергается гидролизу,при этом образуется вещество,восстанавливающее гидроксид меди (II) воксид меди (I).

3. Процессрасщепления макромолекул крахмалаводой идет постепенно. Сначала образуютсяпромежуточные продукты с меньшеймолекулярной массой, чем у крахмала, –декстрины, затем изомер сахарозы –мальтоза, конечным продуктом гидролизаявляется глюкоза.

4. Реакциюпревращения крахмала в глюкозу прикаталитическом действии серной кислотыоткрыл в 1811 г. русский ученый Разработанныйим способ получения глюкозы используетсяи в настоящее время.

5. Макромолекулыкрахмала состоят из остатков молекулциклической L-глюкозы.

Как найти молярную массу молекулы сахара

Молярная масса C12H22O11 = 12 (масса С) + 22 (масса H) + 11 (масса О) = 12 (12,01) + 22 (1,008) + 11 (16) = 342,30

Физические свойства

Чистая сахароза — бесцветное кристаллическое вещество сладкого вкуса, хорошо растворимое в воде.

Химические свойства

Главным свойством дисахаридов, отличающим их от моносахаридов, является способность к гидролизу в кислой среде (или под действием ферментов в организме):

С 12 Н 22 О 11 +Н2О> С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6

Сахароза глюкоза фруктоза

Образовавшуюся в процессе гидролиза глюкозу можно обнаружить реакцией «серебряного зеркала» или при взаимодействии ее с гидроксидом меди (II).

Получение сахарозы

Сахарозу C 12 H 22 O 11 (сахар) получают в основном из сахарной свеклы и сахарного тростника. При производстве сахарозы не происходят химические превращения, ибо она уже имеется в природных продуктах. Ее лишь выделяют из этих продуктов по возможности в более чистом виде.

Процесс выделения сахарозы из сахарной свеклы:

Очищенную сахарную свеклу в механических свеклорезках превращают в тонкую стружку и помещают ее в специальные сосуды — диффузоры, через которые пропускают горячую воду. В результате из свеклы вымывается почти вся сахароза, но вместе с ней в раствор переходят различные кислоты, белки и красящие вещества, которые требуется отделить от сахарозы.

Образовавшийся в диффузорах раствор обрабатывают известковым молоком.

С 12 Н 22 О 11 +Ca(OH) 2 > С 12 Н 22 О 11 2CaO H 2 O

Гидроксид кальция реагирует с содержащимися в растворе кислотами. Так как кальциевые соли большинства органических кислот малорастворимы, то они выпадают в осадок. Сахароза же с гидроксидом кальция образует растворимый сахарат типа алкоголятов — С 12 Н 22 О 11 2CaO H 2 O

3. Чтобы разложить образовавшийся сахарат кальция и нейтрализовать избыток гидроксида кальция, через их раствор пропускают оксид углерода (IV). В результате кальций осаждается в виде карбоната:

С 12 Н 22 О 11 2CaO H 2 O + 2СО 2 > С 12 Н 22 О 11 + 2CaСO 3 v 2Н 2 О

4. Полученный после осаждения карбоната кальция раствор фильтруют, затем упаривают в вакуумных аппаратах и кристаллики сахара отделяют центрифугированием.

Однако выделить весь сахар из раствора не удается. Остается бурый раствор (меласса), который содержит еще до 50% сахарозы. Мелассу используют для получения лимонной кислоты и некоторых других продуктов.

Читайте также:  Как быстро похудеть в домашних условиях

5. Выделенный сахарный песок обычно имеет желтоватый цвет, так как содержит красящие вещества. Чтобы их отделить, сахарозу вновь растворяют в воде и полученный раствор пропускают через активированный уголь. Затем раствор снова упаривают и подвергают кристаллизации. (см. приложение 2)

Применение сахарозы

Сахароза в основном используется в качестве продукта питания и в кондитерской промышленности. Путем гидролиза из нее получают искусственный мед.

Нахождение в природе и организме человека

Сахароза входит в состав сока сахарной свеклы (16 — 20%) и сахарного тростника (14 — 26%). В небольших количествах она содержится вместе с глюкозой в плодах и листьях многих зеленых растений.

Одним из наиболее известных углеводов является сахароза. Ее используют при приготовлении пищевых продуктов, также она содержится в плодах многих растений.

Этот углевод является одним из основных источников энергии в организме, но его избыток может привести к опасным патологиям. Поэтому стоит ознакомиться с его свойствами и особенностями подробнее.

Теплопроводность кристаллической сахарозы

В таблице даны следующие физические свойства сахара: плотность сахаров, коэффициент теплопроводности сахара, удельная (массовая) теплоемкость сахара, температуропроводность сахара в зависимости от температуры (от -5 до 85ºС). Плотность сахаров изменяется в широких пределах. Например, плотность сахарной пудры всего 660 кг/м3, а плотность сахарного песка равна 900 кг/м3. Максимальную плотность имеет сахар-рафинад — она равна 1600 кг/м3.

В таблице представлены свойства следующих сахаров: сахар-рафинад, сахарный песок, сахарная пудра, сахар инвертный.

Наименование параметра: Значение:
Цвет белый, бесцветный
Запах без запаха
Вкус сладкий
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) твердое кристаллическое вещество
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см3 1,587
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 1587
Температура разложения, °C 186
Температура плавления, °C 160
Температура кипения, °C
Молярная масса сахарозы, г/моль 342,2965 ± 0,0144

По своим физическим свойствам она обладает сладким вкусом, может кристаллизоваться и растворима в воде.

Когда сахароза достигает желудка, она подвергается кислотному гидролизу и разлагается на части: на глюкозу и фруктозу. Остальная часть сахарозы переходит в тонкий кишечник, где ферментная сахароза преобразует ее в глюкозу и фруктозу.

Подчеркиваются ее специфические свойства в качестве питательного вещества для организма человека: она легко усваивается и не выделяет токсичных веществ. Это означает, что сахароза обладает как свойствами глюкозы, так и свойствами фруктозы, что означает, что она является источником энергии для организма.

Существует множество противоречий по поводу вреда, наносимого потреблением сахарозы, и несколько теорий по этому поводу. Основные дебаты сосредоточены на развитии кариеса, диабета, ожирения, атеросклероза и других патологий.

Интересно, что сахароза является триболюминесцентной, производящей свет механическим действием.

Благодаря низкой температуре плавления 1860С она очень быстро становится жидкой, очень легко прилипает к контейнеру, в котором она находится, может запросто обжечь кожу, если не соблюдать меры безопасности. Температура кипения раствора равна 101,40С.

Физические свойства сахарозы

Молярная масса

342,3 г/моль

Температура плавления

186С

Растворимость

211,5 г / 100 мл

Плотность

1,587 г/см3

Как сахароза влияет на человеческий организм

Важно! Вещество обеспечивает человеческий организм полноценным запасом энергии, которая необходима для функционирования всех органов и систем.

Сахароза стимулирует защитные функции печени, улучшает мозговую деятельность, защищает человека от воздействия токсических веществ.

Она поддерживает деятельность нервных клеток и поперечно-полосатой мускулатуры.

По этой причине элемент считается наиважнейшим среди тех, которые содержатся почти во всех пищевых продуктах.

Если организм человека испытывает дефицит сахарозы, можно наблюдать следующие симптомы:

  • упадок сил;
  • нехватка энергии;
  • апатия;
  • раздражительность;
  • депрессия.

Причем самочувствие может постепенно ухудшаться, поэтому нужно вовремя нормализовать количество сахарозы в организме.

Высокий уровень сахарозы тоже очень опасен:

  1. сахарный диабет;
  2. зуд половых органов;
  3. кандидоз;
  4. воспалительные процессы в ротовой полости;
  5. пародонтоз;
  6. избыточный вес;
  7. кариес.

Если мозг человека перегружен активной умственной деятельностью или организм подвергся влиянию токсических веществ, потребность в сахарозе резко возрастает. И, наоборот, эта потребность снижается, если человек имеет избыточный вес или страдает сахарным диабетом.