Вправа 437. Дайте визначення класу вуглеводів. Вуглеводи (сахариди) — органічні сполуки із загальною формулою Cn(H2O)m (m, n > 3).
Вправа 438. Як класифікують вуглеводи? Вуглеводи поділяють на прості (моносахариди) і складні (дисахариди й полісахариди)
Молекули дисахаридів складаються із двох, а полісахаридів — з великої кількості залишків молекул моносахаридів.
Наведіть приклади представників кожної групи вуглеводів.
Моносахариди: глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза, дезоксирибоза
Дисахариди: сахароза, лактоза, мальтоза
Полісахариди: крохмаль, глікоген, целюлоза
Вправа 439. Схарактеризуйте фізичні властивості глюкози й сахарози.
Глюкоза — безбарвна кристалічна речовина без запаху, солодка на смак, добре розчиняється у воді, погано розчиняється в органічних розчинниках. Густина 1,54 г/см3, температура плавлення 146°С.
Сахароза — безбарвна кристалічна речовина без запаху, солодка на смак, добре розчиняється у воді. Густина 1,59 г/см3, температура плавлення 186°С, розплавлена маса пiсля застигання утворює карамель.
Вправа 440. У результаті якого процесу утворюється глюкоза в природі?
Глюкоза утворюється у рослинах в процесі фотосинтезу з вуглекислого газу й води, що відбувається з поглинанням сонячного світла:
6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2↑
Вправа 441. Яка реакція є якісною для виявлення глюкози? Молекула глюкози містить декілька груп –OH, тому подібно до багатоатомних спиртів, взаємодіє зі свіжоосадженим (щойно добутим) купрум (II) гідроксидом (без нагрівання), утворюючи сполуку характерного темно-синього кольору.
Вправа 442. Опишіть поширеність і застосування глюкози й сахарози.
У чистому вигляді глюкоза міститься в солодких ягодах і фруктах, у складі меду. У крові людини вміст глюкози становить близько 0,1%.
Глюкозу використовують у різних біологічних та біохімічних дослідженнях, у медицині для приготування лікувальних препаратів (вітаміну С, кальцій глюконату, кровозамінних рідин, глюкозотолерантного тесту — дослідження, що дозволяє діагностувати цукровий діабет), в кондитерському виробництві і у харчовій промисловості (смакова добавка, консервант), у виробництві дзеркал та іграшок (сріблення).
Сахароза міститься в цукровому буряку і цукровій тростині, є також у листі й соках дерев, фруктів, овочів, нектарі квітів.
Сахарозу використовують як харчовий продукт, смакову добавку до багатьох страв, консервант, у виробництві кондитерських виробів, багатьох напоїв. Сахароза слугує сировиною для добування етанолу, деяких інших органічних сполук.
Вправа 443. Із наведених формул випишіть формули вуглеводів: C3H8O, C5H10O5, C12H26O2, C12H22O11, C6H12O.
Відповідь: C5H10O5, C12H22O11.
Бо відповідають загальній формулі вуглеводів Сn(H2O)m : С5(H2O)5, C12(H2O)11
Вправа 444. Обчисліть масові частки Карбону й води:
а) у глюкозі C6(H2O)6;
Масову частку елементів у сполуках обчислюємо за формулою:
w(Е)=n•Ar(Е)/Mr(сполуки), де ω(E) - масова частка; n — число атомів елемента; Аг(Е) — відносна атомна маса елемента; Мг(сполуки) — відносна молекулярна (формульна) маса сполуки.
Mr(C6(H2O)6)=6•Ar(C)+6•(2•Ar(H)+Ar(O))=6•12+6•(2•1+16)=180
ω(C)=6•Ar(C)/Mr(C6(H12O)6)=6•12/180=0,4, або,
помноживши це число на 100%, одержимо 40%
ω(H2O)=6•Ar(H2O)/Mr(C6(H2O)6)=6•18/180=0,6, або 60%
б) у сахарозі C12(H2O)11.
Mr(C12(H2O)11)=12•Ar(C)+11•(2•Ar(H)+Ar(O))=12•12+11•(2•1+16)=342
ω(C)=12•Ar(C)/Mr(C12(H2O)11)=12•12/342=0,42, або 42%
ω(H2O)=11•Ar(H2O)/Mr(C12(H2O)11)=11•18/342=0,58, або 58%
Яка з цих речовин більше багата на Карбон, а яка — на воду? На Карбон більше багата сахароза, а на воду - глюкоза.
Вправа 445. Порівняйте кількість теплоти, що отримує організм з 1 г жиру та з 1 г глюкози. Під час окиснення 1 г жиру виділяється 39 кДж (9,3 ккал) енергії, а з 1 г вуглеводів організм отримує близько 17 кДж (4 ккал).
Як ви вважаєте, чому вуглеводи є основним джерелом енерії у тварин, а жири — лише резервним джерелом? Бо вуглеводи, що містяться у їжі, швидко перетворюються на глюкозу, що легко надходить у кров для поповнення організму необхідною енергією.
Вправа 446. Визначте невідому речовину X і складіть рівняння реакцій, що відповідають такій схемі перетворень: C6H12O6 → X → CaCO3.
С6Н12О6 + 6О2 -> 6СО2 + 6Н2О;
CO2 + CaO = CaCO3
Невідома речовина Х - карбон (IV) оксид СО2
Вправа 447. У медицині для ін’єкцій використовують розчин глюкози з масовою часткою близько 5%. Обчисліть масу глюкози, необхідну для приготування такого розчину масою 1 кг.
Відомо: ω(C6Н12О6)=5%, m(розчину)=1 кг Знайти: m(C6H12O6)-?
Розв'язування:
m(C6H12O6)=(ω(C6Н12О6)•m(розчину)):100%=1 кг•5%:100%=0,05 кг
Відповідь: 0,05 кг, або 50 г.
Вправа 448. При згорянні глюкози кількістю речовини 1 моль виділяється 2800 кДж енергії. Складіть термохімічне рівняння цієї реакції.
С6Н12О6 + 6О2 -> 6СО2 + 6Н2О; ΔН=–2800 кДж/моль
Вправа 449. За даними з попереднього завдання складіть термохімічне рівняння реакції фотосинтезу.
6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2↑; ΔН=2800 кДж/моль
Вправа 450. Під час гідролізу сахарози утворилося 360 г суміші глюкози й фруктози. Визначте маси сахарози й води, що прореагували.
Відомо: m(С6Н12О6+С6Н12О6)=360 г
Знайти: m(C12H22O11)-?, m(H2O)-?
Розв'язання
І спосіб
Обчислюємо кількість речовини суміші глюкози і фруктози масою 360 г за формулою n=m/M, де
Mr г/моль=M
Mr(C6Н12О6)=6•Ar(С)+12•Ar(Н)+6•Ar(О)=6•12+12•1+6•16=180,
Mr(C6Н12О6+C6Н12О6)=360, M(C6Н12О6+C6Н12О6)=360 г/моль
n(C6Н12О6+С6Н12О6)=360 г: 360 г/моль=1 моль
Записуємо рівняння реакції:
С12Н22О11+Н2О —>С6Н12О6(глюкоза) + С6Н12О6(фруктоза)
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль сахарози C12Н22О11 і 1 моль води Н2О з утворенням 1 моль суміші глюкози С6Н12О6 і фруктози С6Н12О6, кількості речовини однакові, тому
n(C12Н22О11 )=n(H2O)=n(C6Н12О6+C6Н12О6)=1 моль
Обчислюємо маси сахарози і води кількістю речовини 1 моль за формулою m=n•M
Mr(C12Н22О11)=12•Ar(С)+22•Ar(Н)+11•Ar(О)=12•12+22•1+11•16=342,
M(C12Н22О11)=342 г/моль
m( C12Н22О11)=n(C12H22O11)•M(C12H22O11)=1 моль•342 г/моль=342 г
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, M(Н2О)=18 г/моль
m( Н2О)=n(H2O)•M(H2O)=1 моль•18 г/моль=18 г
ІІ спосіб
Фруктоза є ізомером глюкози і має однакову молекулярну формулу, але іншу хімічну будову.
Записуємо рівняння реакції:
х г у г ______________360 г________
С12Н22О11 + Н2О —>С6Н12О6 (глюкоза)+С6Н12О6(фруктоза)
342 г 18 г 360 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі, а під формулами сполук - маси кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярні маси (Mr г/моль=M) речовин й, відповідно, масу 1 моль.
Mr(C6Н12О6)=6•Ar(С)+12•Ar(Н)+6•Ar(О)=6•12+12•1+6•16=180,
Mr(C6Н12О6+C6Н12О6)=180+180=360,
M(C6Н12О6+C6Н12О6)=360 г/моль. Маса 1 моль=360 г
Mr(C12Н22О11)=12•Ar(С)+22•Ar(Н)+11•Ar(О)=12•12+22•1+11•16=342,
M(C12Н22О11)=342 г/моль. Маса 1 моль=342 г
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, M(Н2О)=18 г/моль. Маса 1 моль=18 г
За допомогою пропорції обчислюємо масу сахарози:
х г / 342 г = 360 г/ 360 г
х г • 360 г = 342 г • 360 г
х = 342 г • 360 г : 360 г
х =m(C12H22O11)=342 г
За допомогою пропорції обчислюємо масу води:
у г / 18 г = 360 г/ 360 г
у г • 360 г = 18 г • 360 г
у = 18 г • 360 г : 360 г
у =m(H2O)=18 г
Відповідь: 342 г С12H22O11 i 18 г Н2О
Вправа 451. Одне дерево за добу в середньому перетворює на вуглеводи вуглекислий газ масою 55 г. Яка маса глюкози при цьому утворюється?
Відомо: m(СО2)=55 г Знайти: m(C6H12O6)-?
Розв'язання
І спосіб
Обчислюємо кількість речовини вуглекислого газу масою 55 г за формулою n=m/M, де
Mr г/моль=M
Mr(CО2)=Ar(С)+2•Ar(О)=12+2•16=44, M(CО2)=44 г/моль
n(CО2)=m(CO2)/M(CO2)=55 г: 44 г/моль=1,25 моль
Записуємо рівняння реакції:
6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2↑
За рівнянням реакції n(CO2):n(C6H12O6)=6:1, тому
n(C6Н12O6)=n(CO2):6=1,25 моль:6=0,2083 моль
Обчислюємо масу глюкози кількістю речовини 0,2083 моль за формулою m=n•M
Mr(C6Н12О6)=6•Ar(С)+12•Ar(Н)+6•Ar(О)=6•12+12•1+6•16=180,
M(C6Н12О6)=180 г/моль
m( C6Н12О6)=n(C6H12O6)•M(C6H12O6)=0,2083 моль•180 г/моль=37,5 г
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції:
55 г х г
6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2↑
264 г 180 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі, а під формулами сполук - маси кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярні маси (Mr г/моль=M) речовин й, відповідно, масу 6 моль вуглекислого газу та масу 1 моль глюкози.
Mr(CО2)=Ar(С)+2•Ar(О)=12+2•16=44, M(CО2)=44 г/моль.
Маса 1 моль=44 г, а маса 6 моль=264 г
Mr(C6Н12О6)=6•Ar(С)+12•Ar(Н)+6•Ar(О)=6•12+12•1+6•16=180,
M(C6Н12О6+C6Н12О6)=180 г/моль. Маса 1 моль=180 г
За допомогою пропорції обчислюємо масу глюкози:
55 г / 264 г = х г/ 180 г
х г • 264 г = 180 г • 55 г
х = 180 г • 55 г : 264 г
х =m(C6H12O6)=37,5 г
Відповідь: 37,5 г С6H12O6
Вправа 452. Для процесу фотосинтезу зелені рослини нашої планети щорічно поглинають 200 млрд тонн вуглекислого газу. Який об’єм кисню (н. у.) виділяється при цьому в атмосферу?
Відомо: m(СО2)=200 млрд т=200•1012 кг
Знайти: V(O2)-?
Розв'язання
І спосіб
Обчислюємо кількість речовини вуглекислого газу масою 200•1012 кг за формулою n=m/M,
де Mr кг/кмоль=M
Mr(CО2)=Ar(С)+2•Ar(О)=12+2•16=44, M(CО2)=44 кг/кмоль
n(CО2)=m(CO2)/M(CO2)=200•1012 кг: 44 кг/кмоль=4,55•1012 кмоль
Записуємо рівняння реакції:
6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2↑
За рівнянням реакції n(CO2):n(O2)=6:6=1:1, тому
n(O2)=n(CO2)=4,55•1012 кмоль
Обчислюємо об'єм кисню кількістю речовини 4,55•1012 кмоль за формулою V=n•VM, де VM-постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 м3/кмоль
V(О2)=n(O2)•VM=4,55•1012 кмоль•22,4 м3/кмоль=102•1012 м3=102трлн м3
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції:
200•1012 кг х м3
6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2↑
264 кг 134,4 м3
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі, а під формулами сполук - масу та об'єм кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. За н.у. 1 кмоль газу займає об'єм 22,4 м3, а 6 моль газу займуть у 6 разів більший об'єм, тобто 134,4 м3. Обчислюємо молярну масу (Mr кг/кмоль=M) вуглекислого газу й, відповідно, масу 6 моль.
Mr(CО2)=Ar(С)+2•Ar(О)=12+2•16=44, M(CО2)=44 кг/кмоль
Маса 1 кмоль=44 кг, а маса 6 кмоль=264 кг
За допомогою пропорції обчислюємо масу кисню:
200•1012 кг / 264 кг = х м3 / 134,4 м3
х м3 • 264 кг = 200•1012 кг • 134,4 м3
х = 200•1012 кг • 134,4 м3 : 264 кг
х =V(O2)=102•1012 м3=102 трлн м3
Відповідь: 102•1012 м3 або 102 трлн м3 кисню
Вправа 453*. У телевізійній рекламі можна почути, що після вживання їжі в ротовій порожнині порушується кислотно-лужний баланс, і щоб його відновити, треба жувати гумку з карбамідом. Як ви вважаєте, яким чином
порушується цей баланс? У нормі середовище у ротовій порожнині є слабо лужним. Після вживання багатої на вуглеводи їжі, під дією молочнокислих бактерій, з глюкози утворюється молочна кислота, тому середовище змінюється на кисле.
молочнокислі бактерії
C6H12O6 -------------------------------- > 2C3H6O3
молочна кислота
За рахунок якого процесу він порушується? За рахунок процесу молочнокислого бродіння, що може відбуватися в ротовій порожнині і спричиняє карієс зубів.
Яка роль карбаміду у відновленні балансу? Карбамід (NН2)2СO, що міститься в жувальній гумці, в ротовій порожнині піддається гідролізу з утворенням гідрату амоніаку:
(NH)2CO + 2H2O -> 2NH2•H2O + CO2↑
Гідрат амоніаку нейтралізує молочну кислоту.
Вправа 454*. На етикетці харчових продуктів обов’язково вказують уміст поживних речовин: жирів, білків та вуглеводів. Розгляньте етикетки харчових продуктів, які ви часто вживаєте (напої, снеки, шоколадки тощо), й оцініть масу цукру, що ви споживаєте з цими продуктами щоденно. Порівняйте отриману масу з рекомендованою дієтологами добовою дозою вуглеводів.
Вміст цукру в солодощах:
- в плитці молочного шоколаду (100 г) - 7 чайних ложок цукру;
- у батончику «Snickers* (52,7 г) - 6,75 чайних ложок цукру;
- у батончику «Milky Way» (58 г) - 8,75 чайних ложок;
- шоколадка «Milka» (40,8 г) - 5,5 чайних ложок;
- у батончику «Twix » (50,7 г) - по 3 чайних ложки в кожній паличці;
- пакетик цукерок «M&M’s* (47,9 г) -7,5 чайних ложок цукру.
Вміст цукру в газованих напоях:
- «Coca cola* (0,33л) - 8,25 чайних ложок цукру;
- «Pepsi* (0,33л) - 8,75 чайних ложок;
- «Red Bull* (0,25л) - 6,9 чайних ложок;
- «Sprite* (0,33л) - 8,25 чайних ложок.
Вміст цукру у 100 г фруктів:
- манго - 3,2 чайних ложок цукру;
- банани - 3 чайних ложки цукру;
- яблука - 2,6 чайних ложок цукру;
- ананаси - 2,5 чайних ложок цукру;
- виноград - 4 чайних ложки цукру;
- лимони - 0,6 чайних ложок цукру;
- ківі - 2,3 чайних ложок цукру;
- абрикоси - 2,3 чайних ложок цукру;
- полуниця - 1,3 чайних ложок цукру;
- малина - 1 чайна ложка цукру;
- чорниця -1,7 чайних ложок цукру;
- журавлина - 1 чайна ложка цукру.
Добова норма вживання цукру:
- діти 2-3 років: 12-13 г або 2,5 чайних ложок;
- діти 4-8 років: 15-18 г або 3-3,5 чайних ложок;
- діти 9-13 років: 20-23 г або 4-4,5 чайних ложок;
- для чоловіків: 37,5 г або 7,5 чайних ложок;
- для жінок: 26 г або 5 чайних ложок.