Лабораторна робота №13 оліго- і полісахариди

Дослід 54. Кольорова реакція на вуглеводи.

Реактиви: сахароза, целюлоза (фільтрувальний папір, вата), 15%-ні спиртові розчини резорцину, тимолу, -нафтолу; концентрована сульфатна кислота.

В пробірку наливають приблизно 1 мл дистильованої води і вносять декілька кристалів цукру, або клаптик фільтрувального паперу. Потім додають 2-3 краплі спиртового розчину резорцину, тимолу або -нафтолу і нахилив пробірку, обережно наливають по стінці 1-2 мл концентрованої сульфатної кислоти. Важка кислота спускається на дно, а на границі її з водою з’являється яскраве кільце – червоне, рожеве або фіолетове.

Таку реакцію дають лише вуглеводи. Реакція дуже чутлива (її може дати навіть пил на стінках пробірки), тому для її проведення слід користуватися дуже чистим посудом.

Дослід 55.Реакції на гідроксильні групи дисахаридів.

Реактиви: 1%-й розчин сахарози, 1%-й розчин лактози (або мальтози)20%-й розчин сахарози, вапнякове молоко (свіжовиготовлене), 10%-й розчин гідроксиду натрію, 5%-й розчин сульфату купруму.

Обладнання: стакани хімічні (25, 50 і 100 мл), мірні циліндри (10-25 мл). Хімічні лійки, фільтрувальний папір, лід.

а) Одержання сахарату кальцію. В невеликий стакан (25-50 мл) наливають 5-7 мл 20%-го розчину сахарози і по краплям при перемішуванні додають свіжовиготовлене вапнякове молоко. Гідроксид кальцію розчиняється в розчині сахарози. Потім приливають надлишок вапнякового молока (3-4 мл), перемішують реакційну суміш скляною паличкою і залишають її на 5-7 хвилин Потім відфільтровують в пробірку розчин, в якому містяться розчинні на холоду сахарати кальцію. При нагріванні фільтрату до кипіння випадає дрібнокристалічний осад сахаратів кальцію

При охолодженні реакційної суміши в стакані з крижаною водою осад знову розчиняється. Здатність сахарози утворювати розчинні сахарати кальцію використовується в промисловості для очистки цукру при виділенні його з цукрового буряку.

б) Реакція дисахаридів з гідроксидом купруму (ІІ) в лужному розчині. В пробірці змішують 1,5 мл 1%-го розчину сахарози і 1,5 мл 10%-го розчину гідроксиду натрію. В іншій пробірці змішують такі ж кількості 1%-го розчину лактози (або мальтози) і 10%-го розчину лугу. Потім в кожну пробірку по краплям додають 5%-й розчин сульфату купруму. Світло-блакитний осад гідроксиду купруму (ІІ), що утворився на початку, при струшуванні розчиняється, розчини набувають синього забарвлення внаслідок утворення комплексних сахаратів купруму. Ця реакція характерна для багатоатомних спиртів (див.досліди 20,а, і 51,а).

Напишіть рівняння реакції утворення моносахарату купруму (ІІ), що відбувається при взаємодії сахарози з гідроксидом купруму (ІІ). Який висновок можна зробити з цього досліду?

Дослід 56.Реакції дисахаридів по карбонільним групам (порівняння відновлюючих і невідновлюючих дисахаридів).

Реактиви: 1%-й розчин сахарози, 1%-й розчин лактози, 1%-й розчин мальтози, реактив Фелінга, оцтова кислота, 10%-й розчин гідроксиду натрію; молоко, розведене в об’ємному співвідношенні 1:1, фенолфталеїновий індикаторний папір.

Обладнання: хімічні стакани (25 мл), хімічні лійки, мірні циліндри (10 мл), кип’ятильники.

а) Реакція дисахаридів з реактивом Фелінга. В три пробірки наливають по 1,5-2 мл 1%-х розчинів сахарози, мальтози і лактози. Потім в кожну пробірку додають рівний об’єм реактиву Фелінга (Фелінг-1 + Фелінг-2), рідини перемішують і нагрівають на полум’ї пальника верхню частину розчинів до початку кипіння. Нижня частина розчинів не повинна нагріватися.

Чи в усіх пробірках з’явився червоний осад оксиду купруму (І)? Поясніть результати досліду. Напишіть рівняння реакцій з Cu(OH)₂ для тих дисахаридів, які дають позитивну реакцію з реактивом Фелінга.

б) Виявлення лактози в молоці. В невеликий хімічний стакан (25 мл) наливають 5-7 мл молока, розведеного водою (1:1), і додають до нього декілька крапель оцтової кислоти при перемішуванні суміші скляною паличкою. В кислому середовищі білок коагулює і випадає у вигляді пластівців

Осад відфільтровують і відкидають, а фільтрат нейтралізують 10%-м розчином гідроксиду натрію до слабо лужної реакції по індикаторному фенолфталеїновому паперу. Розчин лугу додають по краплям при перемішуванні скляною паличкою. Відливають 2 мл одержаного лужного розчину, додають до нього 2 мл реактиву Фелінга, суміш перемішують і нагрівають верхню частину розчину до початку кипіння.

Чи змінюється забарвлення розчину? Поясніть дослід і напишіть рівняння реакції.

Дослід 57. Гідроліз (інверсія) сахарози.

Реактиви: 1%-й розчин сахарози, 10%-й розчин сульфатної кислоти, реактив Фелінга, реактив Селіванова, гідрокарбонат натрію (сухий).

Обладнання: водяні бані, термометри (100^оС).

В пробірку наливають 3 мл 1%-го розчину сахарози і додають 1 мл 10%-го розчину сульфатної кислоти. Одержаний розчин кип’ятять протягом 5 хвилин, потім охолоджують і ділять на дві частини. Половину розчину нейтралізують сухим гідрокарбонатом натрію, добавляючи його невеликими порціями при перемішуванні. (Обережно! Рідина спінюється від оксиду карбону (IV), що виділяється). Після нейтралізації (коли припиниться виділення СО₂) приливають рівний об’єм реактиву Фелінга і нагрівають верхню частину розчину до початку кипіння.

Чи змінюється забарвлення реакційної суміші?

В другій пробірці нагрівають суміш 1,5 мл 1%-го розчину сахарози з рівним об’ємом реактиву Фелінга. Порівнюють результати досліду – реакцію сахарози з реактивом Фелінга до гідролізу і після гідролізу.

Поясніть, які зміни відбуваються з сахарозою під час гідролізу. Напишіть рівняння реакції гідролізу сахарози.

Другу половину гідролізату сахарози використовують для виявлення фруктози (кетози) реакцією Селіванова (див.дослід 53,а). Паралельно проводять реакцію Селіванова з розчином негідролізованої сахарози.

Порівняйте забарвлення розчинів в обох пробірках. Поясніть дослід.

Дослід 58.Властивості крохмалю.

Реактиви: 1%-й крохмальний клейстер, 10%-й розчин сульфатної кислоти, розведений розчин йоду в йодиді калію (світло-жовтого кольору), 10%-й розчин гідроксиду натрію, реактив Фелінга, індикаторний фенолфталеїновий папір

Обладнання: конічні колби (50 мл), піпетки, мірні циліндри (10 і 50 мл), фарфорові чашки.

а) Реакція вищих полісахаридів з реактивом Фелінга. В пробірку наливають 1-1,5 мл 1%-го крохмального клейстеру і додають рівний об’єм реактиву Фелінга. Рідину перемішують і нагрівають верхню частину розчину до початку кипіння.

Чи змінюється забарвлення розчину? Поясніть дослід.

б) Кислотний гідроліз крохмалю. В конічну колбу (50 мл) наливають 20-25 мл 1%-го крохмального клейстеру і 3-5 мл 10%-го розчину сульфатної кислоти. В 7-8 пробірок наливають по 1 мл дуже розведеного розчину йоду в йодиді калію (світло-жовтого кольору), пробірки нумерують маркером і ставлять в штатив. В першу пробірку вносять 1-3 краплі підготовленого для досліду розчину крохмалю. Відмічають забарвлення, що утворилося. Потім колбу нагрівають на азбестовій сітці невеликим полум’ям пальника. Через 30 секунд після початку кипіння відбирають піпеткою другу пробу розчину яку вносять в другу пробірку з розчином йоду і після струшування відмічають колір розчину. У подальшому відбирають проби розчину через кожні 30 секунд і вносять їх в послідуючі пробірки з розчином йоду. Зміни забарвлення розчинів в пробірках відбуваються в такому порядку (див.таблицю):

№ проби	Забарвлення з йодом
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.	Синє Синьо-фіолетове Червоно-фіолетове Червонувато-буре Оранжеве Оранжево-жовте Жовте (колір йоду)

Після того, як реакційна суміш закінчить давати забарвлення з йодом, суміш кип’ятять ще 2-3 хвилини, після чого її охолоджують і нейтралізують 10%-м розчином гідроксиду натрію, додаючи його по краплях до лужної реакції середовища (появлення рожевого забарвлення на фенолфталеїновому індикаторному папері).

Частину лужного розчину переливають в пробірку, змішують з рівним об’ємом реактиву Фелінга і нагрівають верхню частину рідини до початку кипіння.

Чи випадає червоний осад оксиду купруму (І)? напишіть рівняння реакції гідролізу крохмалю, вкажіть проміжні і кінцеві продукти. Поясніть, чому в процесі гідролізу змінюється забарвлення гідролізату з йодом.

Дослід 59.Властивості целюлози.

Реактиви: купрум-амоніачний розчин (реактив Швейцера). Концентрована сульфатна кислота, 80%-й розчин, 5%-й розчин амоніаку, розчин йоду в йодиді калію, карбонат натрію безводний, реактив Фелінга, 40%-й розчин гідроксиду натрію, 10%-й розчин хлоридної кислоти, концентрована нітратна кислота, суміш етилового спирту і діетилового етеру (1:3), ацетон, хлороформ.

Обладнання: вата гігроскопічна, фільтрувальний папір, хімічні стакани (25, 100 і 250 мл), фарфорові чашки, конічні колби (50-100 мл), повітряні холодильники до конічних колб, водяні бані, термометри, тигельні щипці, предметні скельця, лійки Бюхнера, колби Бунзена, насоси Комовського, зворотні холодильники до пробірок.

а) .Розчинення целюлози в реактиві Швейцера. В пробірку наливають 5 мл купрум-амоніачного розчину (реактиву Швейцера), опускають в нього невеликий шматочок вати (целюлози) і ретельно перемішують вміст пробірки скляною паличкою до повного розчинення вати. Утворюється в’язка прозора рідина яскраво-синього кольору. Її виливають тонкою цівкою в стакан, що містить приблизно 100 мл теплої води, підкисленої 2-3

мл концентрованої сульфатної кислоти. Целюлоза виділяється з розчину у вигляді пластівців. Здатністю целюлози розчинятися в реактиві Швейцера користуються в промисловості при виготовленні купрум-амоніачного штучного шовку.

б) Одержання рослинного пергаменту (амілоїду). В три фарфорові чашки наливають: в першу – 80%-й розчин сульфатної кислоти, в другу – дистильовану воду, в третю – 5%-й розчин амоніаку. В розчин сульфатної кислоти опускають на 8-10 секунд середню частину смушки фільтрувального паперу (10х3 см), сухі кінці паперу тримають в руках. Надлишок кислоти швидко зливають в ту ж саму фарфорову чашку, промивають ділянку паперу, оброблену кислотою, у воді, що налита в другу чашку. Потім нейтралізують залишки кислоти розведеним розчином амоніаку. Висушують одержаний рослинний пергамент проміж листами фільтрувального паперу і порівнюють зовнішній вигляд і міцність обробленої кислотою ділянки паперу з необробленою. Наносять краплю розчину йоду на оброблену кислотою ділянку паперу. Яке утворюється забарвлення?

При короткотривалій дії сульфатної кислоти розчиняються (гідролізуються) поверхневі волокна паперу, при промиванні водою частково гідролізована целюлоза виділяється і у вигляді міцної плівки заклеює в папері пори, утворюючі міцний напівпрозорий матеріал – рослинний пергамент. Частково гідролізована целюлоза утворює з йодом синє забарвлення. Внаслідок подібності цієї реакції з крохмалем, продукт обробки целюлози концентрованою H₂SO₄ одержав назву «амілоїд».

в) Кислотний гідроліз целюлози. В суху конічну колбу (50-100 мл) поміщають небагато дуже дрібно нарізаного фільтрувального паперу (целюлози) і змочують його концентрованою сульфатною кислотою. Ретельно перемішують вміст колби скляною паличкою до повної руйнації паперу і утворення безбарвного в’язкого розчину. Після цього до нього додають невеликими порціями при перемішуванні 15-20 мл води (Обережно!), колбу з’єднують з повітряним зворотним холодильником і кип’ятять реакційну суміш 20-30 хвилин, перемішуючі її періодично. Після закінчення гідролізу відливають 2-3 мл рідини, нейтралізують її сухим карбонатом натрію, добавляючи його невеликими порціями (рідина спінюється), і виявляють присутність відновлюючих цукрів реакцією з реактивом Фелінга.

Напишіть рівняння реакції гідролізу целюлози і поясніть дослід.

г) Реакція целюлози з лугом. В невеликий стакан наливають 40%-го розчину гідроксиду натрію і опускають в нього смушку фільтрувального паперу. Другу смушку такого ж розміру опускають в стакан з водою (контрольний зразок). Через 5-7 хвилин смушки паперу виймають зразок, який був у воді, віджимають між листками фільтрувального паперу. Другий зразок – з стакану з розчином лугу – промивають водою (в стакані або фарфоровій чашці), потім 10%-м розчином хлоридної кислоти і знову водою. Промиту смушку віджимають між листками фільтрувального паперу. Коли обидві паперові смушки висохнуть, порівнюють їх довжину і щільність.

При обробці целюлози концентрованими розчинами лугів утворюється «лужна целюлоза» (алкаліцелюлоза). В лужному розчині целюлоза сильно набухає, її волокна стають товщі і коротші. Це обумовлює важкість фільтрування через паперовий фільтр лужних розчинів. В текстильній промисловості обробку лугом бавовняних тканин і ниток проводять з метою їх облагороджування (мерсеризації).

д) Одержання і властивості нітратів целюлози. (Тяга!) В невелику колбу наливають 4 мл концентрованої нітратної кислоти і обережно при розмішуванні додають 8 мл концентрованої сульфатної кислоти. Суміш, що розігрілась, охолоджують і поміщають в неї за допомогою скляної палички невеликий жмут вати. Реакційну суміш періодично перемішують паличкою і нагрівають на водяній бані (60-70^оС) протягом 5 хвилин. Потім вату виймають і ретельно промивають водою спочатку в стакані, а потім під водопровідним краном. Надлишок води віджимають фільтрувальним папером, вату розрихляють і сушать в фарфоровій чашці над киплячою водяною банею. В умовах досліду утворюється переважно динітрат целюлози – колоксилін.

Напишіть схему утворення колоксиліну (фрагмент молекули целюлози напишіть за Хеуорсом). Чому часто вживана назва «нітроцелюлоза» неправильна?

Висушений волокнистий нітрат целюлози ділять на три частини. Одну частину кладуть на азбестову сітку і підпалюють. Поряд підпалюють шматочок звичайної вати (целюлози). Відмічають різницю в характері горіння цих двох зразків.

Другу частину колоксилінової вати поміщають на дно сухої пробірки і нагрівають на пальнику. Колоксилін при нагріванні розкладається з вибухом і вилітає з пробірки (Обережно! Отвір пробірки поверніть до стіни).

Третю частину колоксиліну розчиняють при перемішуванні поличкою в суміші етилового спирту і діетилового етеру (1:3). Утворюється в’язкий розчин – колодій. Частину колодію виливають на предметне скельце; після випаровування розчинника залишається тверда плівка. Колодій широко використовують в медицині.

Дослід 60. Деякі властивості бавовняних і штучних волокон.

Реактиви: концентрована нітратна кислота, 25%-й розчин сульфатної кислоти, 10%-й розчин гідроксиду натрію, ацетон.

Матеріали: зразки волокон (або тканин): віскозного, ацетатного, бавовняного.

Наливають в чотири пробірки по 1,5-2 мл : концентрованої нітратної кислоти, 25%-ної сульфатної кислоти, 10%-го розчину гідроксиду натрію, ацетону. В кожну пробірку опускають невеликий шматочок віскозного волокна (або тканини). Розмішують вміст пробірки скляною паличкою протягом 2-3 хвилин. Результати досліду записують в таблицю. Дослід повторюють із зразками ацетатного і бавовняного волокна.

Для визначення відношення волокон до нагрівання поміщають зразки волокон на азбестову сітку і підпалюють їх сірником. ( Тяга! ) Результати записують в таблицю:

Волокно	Відношення до дії реагентів:				Характер горіння
	HNO3 конц.	H2SO4 25%-я	NaOH 10%-й	Ацетон
Бавовняне Віскозне Ацетатне