IV.1.1. Zaharide.

• IV.1.1.1. Glucoză.
  • IV.1.1.1.1. Proprietățile fizice ale glucozei.
  • IV.1.1.1.2. Proprietățile chimice ale glucozei.
• IV.1.1.2. Zaharoză.
  • IV.1.1.2.1. Proprietățile fizice ale zaharozei.
  • IV.1.1.2.2. Proprietățile chimice ale zaharozei.
• IV.1.1.3. Celuloză.
  • IV.1.1.3.1. Proprietățile fizice ale celulozei.
  • IV.1.1.3.2. Proprietățile chimice ale celulozei.
• IV.1.1.4. Amidon.
  • IV.1.1.4.1. Proprietățile fizice ale amidonului.
  • IV.1.1.4.2. Proprietățile chimice ale amidonului.

Zaharidele (glucidele/carbohidrații) sunt catalogate ca macronutrienți, alături de lipide și proteine.

Cuvântul zaharidă provine din limba latină saccharum, care înseamnă zahăr.

Denumirea de carbohidrați (hidrați de carbon) se datorează raportului de 2 H:1 O din molecula acestora, care este identic cu cel din apă. Zaharidele au formula generală C_n(H₂O)_m, adică formal, acești compuși ar conține carbon și apă.

Zaharidele se mai numesc și glucide de la cuvântul din limba latină glicos, care înseamnă dulce.

Glucidele ne asigură un aport energetic cuprins între 50 și 55%, astfel constituind baza sursei de energie pentru corpul nostru. Acestea se descompun ușor, fiind acceptate de metabolismul nostru fără probleme.

Zaharidele au dublu rol: susțin organismul energetic și îl structurează.

Glucidele sunt utilizate pentru menţinerea temperaturii corporale, întreţinerea funcţiilor vitale şi asigură energia pentru eforturile musculare. Sistemul nostru nervos, creierul şi alte organe cum ar fi inima, plămânii, rinichii, intestinul şi celulele sanguine au în mod special nevoie de glucide şi nu pot funcţiona normal fără acestea.

Glucidele se divid în 3 clase:

• Monozaharide: compuși polihidroxicarbonilici care nu hidrolizează. Cea mai importantă monozaharidă este glucoza, care este principala sursă de energie a celulelor. Ea este considerată cea mai importantă deoarece se găsește în sânge în cantitate de aproximativ 1 gram pe litru. Tot monozaharidă este și fructoza, care este un zahăr simplu ce se gasește în fructe. În cele mai dulci fructe (struguri, pere, curmale, smochine, stafide) fructoza se găsește în cantitate mai mare.

• Oligozaharide (zaharide de policondensare): sunt compuși care hidrolizează și prin produșii obținuți arată că ei conțin în moleculă mai multe unități structurale de monozaharidă. Au formula generală : (C₆H₁₀O₅)_n, unde 2 ≤ n < 10. Cele mai importante oligozaharide sunt zaharoza/zahărul și lactoza din lapte.

• Polizaharide (zaharide de policondensare): sunt compuși au formula generală : (C₆H₁₀O₅)_n, unde n ≥ 10. Cele mai importante polizaharide sunt amidonul, celuloza, maltoza.

🤔 Pentru curioși

Glucidele rele cuprind monozaharidele și oligozaharidele, iar polizaharidele fac parte din glucidele bune (glucide complexe).

Carbohidrații simpli sunt absorbiți de către organism, ulterior fiind transformați în sursă de energie. Față de aceștia, carbohidrații complecși sunt transformați în glucide simple prima dată și doar ulterior sunt absorbiți. Carbohidrații complecși se absorb într-un timp mai îndelungat, astfel ei aduc o serie de beneficii organismului: sațietate îndelungată, evitarea creșterii glicemiei, iar pe o perioadă mai lungă, influențează pozitiv colesterolul HDL, scăzând numărul bolilor cardiovasculare.

Exemple de carbohidrați buni: cereale integrale, fructe, legume, orz, linte, orez brun, năut, fasole, biscuiți de ovăz, pâine integrală etc.

Exemple de carbohidrați răi: cereale rafinate, gogoși, biscuiți, chipsuri, băuturi acidulate, prăjituri, siropuri extrase din dulceață, pâine albă etc.

RECOMANDĂRI NUTRIȚIONALE:

La copii, necesarul de carbohidrați trebuie să fie asigurat în mare parte de legume, fructe și cereale. Prin urmare, se recomandă evitarea dulciurilor concentrate, precum ciocolata, bomboanele și prăjiturile.

Aportul glucidic scăzut duce la hipocalcemie (scăderea calciului în sânge), care se manifestă prin durere de cap (cefalee), somnolență, scăderea memoriei. De asemenea, apare dezechilibrul acido-bazic, iar organismul nu mai are capacitatea de a-și asigura arderea grăsimilor și de a acoperi necesarul caloric zilnic.

Atenție!

Aportul exagerat de glucide poate duce la obezitate, deoarece glucidele consumate nu sunt folosite drept sursă de energie, astfel transformându-se în țesut adipos subcutanat. De asemenea, nivelul crescut de carbohidrați determină hiperlipemie (creşterea cantităţii de lipide în sânge), hiperglicemie (prea multă glucoză în sânge), insulinism (creșterea cantității de zahăr în sânge și în urină). În unele cazuri, zahărul în cantități mari poate provoca diaree. Aportul glucidic crescut poate afecta ficatul, rinichii, tubul digestiv și alte organe.

INDEX GLICEMIC ALIMENTE

Mare (> 70): Glucoză, miere, fulgi de porumb, pâine albă, cartofi prăjiţi sau piure, biscuiţi, banane coapte, orez.

Mediu (55 – 70): Morcovi, cartofi copţi sau fierţi, sucuri de fructe, compoturi, ananas, paste făinoase.

Mic (< 55): Piersici, mere, portocale, lapte, iaurt, fasole păstăi, arahide, soia, legume verzi, mazăre verde sau uscată, ciuperci, struguri, portocale, grapefruit, sucuri de legume.

IV.1.1.1. Glucoză.

Când lumina Soarelui cade pe frunzele plantelor, clorofila transformă apa și dioxidul de carbon în glucoză (C₆H₁₂O₆) și oxigen.

Glucoza produsă de plante prin fotosinteză este transformată în alți compuși, precum celuloza și amidonul. Tulpinile plantelor, trunchiul copacilor conțin celuloză, iar amidonul se depozitează în rădăcini sau semințe. Amidonul servește drept hrană pentru oameni.

Monozaharidele sunt alcătuite din catene lungi, în care fiecare atom de C este legat de o grupă hidroxil (-OH), cu excepția unuia care face parte dintr-o grupă carbonil (aldehidă la D-glucoză sau cetonă la D-fructoză).

IV.1.1.1.1. Proprietățile fizice ale glucozei.

👀 Experiment: Proprietățile fizice ale glucozei

Materiale necesare:
Glucoză alimentară, apă.

Descrierea experimentului:

• Observă proprietățile fizice ale glucozei alimentare: stare de agregare, culoare, gustul (numai la cea alimentară), solubilitatea în apă.
• Ce constați?

  Glucoza este o substanță solidă, cristalizată, albă, cu gust duce, solubilă în apă.

Concluzia experimentului:
Glucoza este cea mai importantă sursă de energie a organismului

IV.1.1.1.2. Proprietățile chimice ale glucozei.

👀 Experiment: Reacția glucozei cu azotatul de argint amoniacal și obținerea oglinzilor
🔥 Atenție! Azotatul de argint, denumit și piatra iadului, este toxic și caustic și poate provoca arsuri în contact cu pielea!
🔥 Atenție! Soluțiile concentrate de amoniac sunt toxice și produc iritații puternice ale mucoaselor, dacă sunt inhalați vaporii.

Materiale necesare:
Azotat de argint, soluție de amoniac, soluție de glucoză, pahar cu apă caldă, eprubetă foarte curată.

Descrierea experimentului:

• Pune într-o eprubetă foarte curată câteva cristale de azotat de argint și adaugă soluție de amoniac până când apare un precipitat.
• Adaugă soluție de amoniac până când precipitatul format se dizolvă complet.
• Adaugă 2-3 mL de soluție de glucoză și introdu eprubeta într-un pahar cu apă caldă
• Ce constați?

  Glucoza cu azotatul de argint amoniacal depune pe pereții eprubetei o oglindă de argint.

Concluzia experimentului:
Glucoza are caracter reducător, reducând ionii Ag⁺ la Ag metalic. Această proprietate a glucozei stă la baza folosirii ei pentru obținerea oglinzilor.

Ecuațiile reacțiilor chimice sunt:

2AgNO₃ + 2NH₄OH → Ag₂O↓ + H₂O + 2NH₄NO₃

Ag₂O + H₂O + 4NH₃ → 2[Ag(NH₃)₂]OH (reactiv Tollens)

C₆H₁₂O₆ + 2[Ag(NH₃)₂]OH → C₆H₁₂O₇ + 2Ag ↓ + 4NH₃ + H₂O

glucoză + reactiv Tollens → acid gluconic + argint + amoniac + apă

👀 Experiment: Reacția de recunoaștere a glucozei cu acid sulfuric
🔥 Atenție! Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor!
🔥 Atenție! Acidul sulfuric este caustic!

Materiale necesare:
Soluție de glucoză, 2 mL acid sulfuric concentrat, eprubetă.

Descrierea experimentului:

• Pune într-o eprubetă 2 mL soluție de glucoză și adaugă tot 2mL de acid sulfuric concentrat, înclinând eprubeta astfel încât acidul să se prelingă pe pereții eprubetei.
• Ce constați?

  La limita de separare a celor două straturi formate se observă apariția unui inel de culoare brună-închis.

Concluzia experimentului:
Glucoza, sub acțiunea acidului sulfuric concentrat, se scindează treptat formând un amestec de compuși de degradare, cu compoziție nedefinită, insolubili în apă, de culoare brun-închis sau neagră.

👀 Experiment: Identificarea glucozei cu albastru de metilen
🔥 Atenție! când lucrezi cu apa fierbinte!
🔥 Atenție! hidroxidul de sodiu, denumit și sodă caustică, poate produce arsuri grave în contact cu pielea!

Materiale necesare:
Soluție de glucoză 1%, 1 mL albastru de metilen (C₁₆H₁₈ClN₃S), hidroxid de sodiu (NaOH) 2%, eprubetă, apă fierbinte.

Descrierea experimentului:

• Pune într-o eprubetă 2mL soluție de glucoză, adaugă 1ml hidroxid de sodiu 2% și 1mL albastru de metilen.
• Încălzește eprubeta câteva minute pe o baie de apă.
• Ce constați?

  Se observă dispariția culorii albastre, care reapare la răcire până când întreaga cantitate de glucoză este complet oxidată.

Concluzia experimentului:
Glucoza are caracter reducător, reducând ionii Ag⁺ la Ag metalic. Această proprietate a glucozei stă la baza folosirii ei pentru obținerea oglinzilor.

👀 Experiment: Obținerea etanolului și fermentația alcoolică

Materiale necesare:
Mere, borcan, răzătoare, tifon, hârtie indicator universal de pH.

Descrierea experimentului:

• Pune merele spălate și rase în borcan, adaugă apă cât să le acopere și o linguriță de zahăr.
• Acoperă borcanul cu tifon și lasă-l în aer liber. Lăsă merele să fermenteze. Temperatura din încăpere trebuie să fie de minim 22°C. Amestecă-le de 1-2 ori pe zi.
• Când apare mirosul caracteristic alcoolului s-a încheiat fermentația alcoolică.

Concluzia experimentului:
Fermentația alcoolică este procesul prin care se formează alcool etilic și dioxid de carbon, sub acțiunea diferitelor microorganisme (drojdiile genului Saccharomyces sp, Bacillus macerans), asupra diferitelor substanțe, mai ales glucide.

Ecuația chimică a fermentației alcoolice este:

Pentru a evidenția formarea alcoolului etilic vom realiza reacția de oxidare blândă a etanolului cu dicromat de potasiu și acid sulfuric.

Materiale necesare:
Alcool etilic, dicromat de potasiu, acid sulfuric concentrat, eprubetă, pahare Berzelius, spirtieră, clește de lemn, chibrit.

Descrierea experimentului:

• Dizolvă un vârf de spatulă (0,2 g) de dicromat de potasiu în 2-3 mL apă și apoi adaugă în această soluție 2-3 picături de acid sulfuric;
• Pune această soluție acidulată într-o eprubetă și adaugă câteva soluția de alcool etilic obținută prin fermentație. Încălzește ușor în flacăra unei spirtiere cu ajutorul cleștelui de lemn.
• Rotește continuu eprubeta în flacără și ține-o cu gura îndreptată spre o parte unde nu se află nicio persoană.
• Lasă câteva minute să se răcească eprubeta.
• Ce observi?

  Ionul dicromat Cr₂O₇^-2 portocaliu trece la ionul crom(III) Cr⁺³ de culoare verde.

Ecuația reacției chimice:

3CH₃CH₂OH + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ → 3CH₃CHO + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 7H₂O
Etanol + bicromat de potasiu + acid sulfuric → acetaldehidă + sulfat de potasiu + sulfat de crom III + apă

Putem evidenția formarea etanolului prin distilarea amestecului fermentat, încălzind amestecul la o temperatură de 78,3 °C (temperatura de fierbere a etanolului) și apoi răcind vaporii rezultați. Prin distilare se separă componentele lichide ale unui amestec omogen pe baza punctelor lor de fierbere diferite. Acest amestec conține etanol cu p.f.(punctul de fierbere) de 78,3 °C și apa are p.f. de 100 °C, la presiune atmosferică normală. În timpul distilării vaporizăm alcoolul etilic la temperatura constantă de 78,3 °C și apoi condensăm vaporii săi prin răcire. Oprim distilarea când temperatura începe să crească.

Acțiunea biologică a glucozei

Glucoza este prezentă în sânge (0,06-0,11%), limfă, lichidul cefalo-rahidian etc.

Glucoza este combustibilul specific pentru creier și sistemul nervos.

Glucoza furnizează energie care permite menținerea constantă a temperaturii corpului, contractarea mușchilor, menținerea în funcțiune a sistemului respirator, sistemului digestiv etc.

Glucoza este esențială în producerea proteinelor și în metabolismul lipidelor. De asemenea, la cele mai multe plante și animale, este un precursor pentru vitamina C (acid ascorbic).

Când glucoza din sânge scade sub nivelul minim (0,06%), creierul nu mai funcționează eficient. Cea mai gravă este când se ajunge la comă hipoglicemică, când se pierde cunoștința și chiar viața. Semnele de hipoglicemie pot fi adesea confundate cu cele ale accidentului cerebral vascular.

Când glucoza din sânge crește peste nivelul maxim (0,11%), glucoza trece din rinichi în urină, producând simptomele diabetului zaharat. Hiperglicemia este nivelul crescut al zahărul în sânge și de cele mai multe ori afectează pacienții cu diabet zaharat. În cazul în care durează prea mult timp, hiperglicemia duce la apariția unor leziuni ale nervilor, vaselor de sânge și ale organelor. De cele mai multe ori, hiperglicemia apare după mese cu conținut foarte bogat în glucide, caz în care pancreasul nu mai poate produce insulină suficientă. Când hiperglicemia este netratată se ajunge la acumularea unor cetone toxice în sânge și în urină (cetoacidoză), adică o stare patologică periculoasă pentru organismul uman.

Utilizările glucozei:

• Glucoza este folosită în medicină sub formă perfuzabilă, deoarece se asimilează ușor și dă energie organismului.

• Glucoza se mai folosește la prepararea unor dulciuri.

• Industrial, glucoza se utilizează în industria textilă la imprimarea țesăturilor și la obținerea oglinzilor.

• Glucoza se folosește și la obținerea alcoolului etilic și a băuturilor alcoolice, prin fermentație alcoolică.

IV.1.1.2. Zaharoză.

Zaharoza (C₁₂H₂₂O₁₁) este o dizaharidă care se găsește în tulpina trestiei de zahăr (14-20%) și în sfecla de zahăr (16-20%). Ea se mai găsește și în morcovi, pepeni galbeni, zmeură, piersici, caise etc.

Cu 3000 de ani î.Hr., indienii cunoșteau metoda de obținere a zahărului solid din trestia de zahăr. Azi trestia de zahăr este produsă pe tot globul, ea reprezentând 55 % din producția de zahăr din lume.

În anul 1747, chimistul german Margraff a obținut zahăr din sfecla de zahăr.

IV.1.1.2.1. Proprietățile fizice ale zaharozei.

👀 Experiment: Proprietățile fizice ale zaharozei

Materiale necesare:
Zahăr, apă, alcool etilic.

Descrierea experimentului:

• Observă proprietățile fizice ale zahărului : stare de agregare, gust, solubilitatea în apă și în alcool etilic.
• Ce constați?

  Zahărul este o substanță solidă, cristalizată, albă, cu gust duce, solubilă în apă și insolubilă în alcool.

IV.1.1.2.2. Proprietățile chimice ale zaharozei.

👀 Experiment: Caramelizarea zahărului și carbonizarea zahărului
🔥 Atenție! Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor!
🔥 Atenție! Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!
🔥 Atenție! Acizii sunt caustici și îți pot produce arsuri în contact cu pielea!

Materiale necesare:
Zahăr tos, zahăr cubic, sursă de încălzire, eprubetă, sticlă de ceas, clește de lemn, apă, 1mL acid sulfuric concentrat, scrum (cenușă), capsulă, trepied cu sită de azbest, spirtieră.

Descrierea experimentului:

• Pune într-o capsulă 2g de zahăr tos și încălzește-o până la topire, apoi lasă-o să se răcească.
• Ce constați?

  Prin încălzire, zahărul se topește (160-186°C) și se obține după răcire o masă solidă, amorfă, cu aspect sticlos, de culoare galben-brun, numit caramel.

• Pune pe o sticlă de ceas zahăr tos si cu un clește de lemn ține sticla de ceas deasupra flăcării spirtierei.
• Ce constați?

  Prin încălzire puternică, zahărul se carbonizează răspândind un miros de zahăr ars.

• Pune pe o sticlă de ceas zahăr tos amestecat cu puțină cenușă si cu un clește de lemn ține sticla de ceas deasupra flăcării spirtierei.
• Ce constați?

  Prin încălzire puternică, zahărul cu cenușă arde liniștit, cu o flacără luminoasă, fără fum sau miros.
  C₁₂H₂₂O₁₁ + O₂ → C + H₂O

• Pe o bucată de zahăr cubic picură câteva picături de acid sulfuric concentrat.
• Ce constați?

  Zahărul se înnegrește în locul unde a fost picurat acidul deoarece acidul sulfuric are o mare afinitate pentru apa, carbonizându-l la carbon.

👀 Experiment: Deshidratarea zaharozei cu acid sulfuric concentrat
🔥 Atenție! Acidul sulfuric este caustic și îți poate produce arsuri în contact cu pielea!

Materiale necesare:
Zahăr pudră, acid sulfuric concentrat, cilindru de sticlă.

Descrierea experimentului:

• Pune într-un cilindru de sticlă 10 g de zahăr pudră și apoi picură peste zahărul pudră acid sulfuric concentrat (10 mL).
• Ce constați?

  Zahărul pudră s-a înnegrit (carbonizat).

Concluzia experimentului:
Acidului sulfuric este avid după apă și ca atare scoate apa din zaharoză. Ecuația reacției chimice este următoarea:
C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂SO₄ → 12C + 11H₂O + amestec de apă și acid

👀 Experiment: Obținerea mierii artificiale (zahărului invertit) prin hidroliza zahărului
🔥 Atenție! Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!

Materiale necesare:
10 g zahăr tos, pahar Berzelius, 5 mL apă, 1-2 g sare de lămâie, spirtieră, stativ cu sită de azbest.

Descrierea experimentului:

• În paharul Berzelius pune zahărul și apa.
• Încălzește amestecul până începe fierberea, adunând spuma formată.
• După 10 minute de fierbere se observă că siropul devine transparent și ușor gălbui. Se adaugă sarea de lamâie și se amestecă ușor.
• Se oprește încălzirea și se lasă la răcit.
• Ce observi ?

  După răcire se observă că are consistența mierii de albine și dacă este gustat se constată că este foarte dulce.

Concluzia experimentului:
Zaharoza se scindează prin hidroliză în mediu acid în glucoză și fructoză (ele au aceeași formulă moleculară, fiind substanțe izomere).
Amestecul celor două monozaharide se numește zahăr invertit (miere artificială).
C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆
Zaharoză + apă → glucoză + fructoză

Zahărul invertit

Zahărul invertit este un sirop gros de zahăr, care este mai ușor de asimilat de către organism decât zahărul.

Zaharoza, pentru a putea fi preluată de organism, trebuie mai întâi să treacă printr-un proces de invertire.

Invertirea are loc în intestin, cu ajutorul unei enzime numită invertază. Invertaza transformă zaharoza în doua molecule mai mici (glucoză și fructoză). Acestea pot străbate cu ușurință peretele intestinului subțire și pătrund în circuitul sanguin.

Invertirea din interiorul organismului se face cu consum de cantități importante de calciu (preluat din oase, dinti, unghii etc), fenomen ce poate duce în timp la decalcifieri, osteoporoză, tulburări intestinale și la epuizarea enzimei care face această descompunere, ajungându-se la intoleranță alimentară.

Zahărul invertit fiind deja scindat în cele două componente, nu mai solicită organismul, făcându-l astfel mai sănătos decât zahărul. În plus are putere dublă de îndulcire.

Zahărul invertit se folosește la îndulcit ceaiul, cafeaua etc. Mai este cunoscut sub denumirea comercială de miere artificială.

Utilizările zaharozei:

• Zahărul este folosit în alimentație pentru îndulcirea diferitelor băuturi.
• Zahărul este utilizat și la fabricarea dulciurilor (prăjituri, bomboane, ciocolată etc.).

IV.1.1.3. Celuloză.

Celuloza este un compus organic natural din categoria polizaharidelor, fiind constituentul principal al membranelor celulelor vegetale. Împreună cu lignina (un compus macromolecular aromatic) și alți compuși macromoleculari, intră în structura pereților celulelor vegetale și conferă organismelor vegetale rezistență mecanică și elasticitate. Aceasta are aceeași formulă brută ca și amidonul, (C₆H₁₀O₅)_n, unde n poate atinge cifra miilor. Celuloza este constituită dintr-o catenă liniară, în care se regăsesc mii de unități de D-glucoză. Numeroasele grupări hidroxil existente de-a lungul lanțului, în resturile glucozice, formează între ele un număr uriaș de legături de hidrogen care împachetează foarte strâns lanțurile macromoleculare și conferă celulozei structura macroscopică de fir.

Hârtia (cea mai utilizată celuloză) a fost creată prima dată în anul 1838, datorită descoperirilor botanistului francez Anselme Payen, care a izolat celuloza pentru prima dată din lemn.

Celuloza este polizaharida cea mai răspândită în natură.

Obținerea celulozei:

• Celuloza apare în stare pură în componența bumbacului. Din acesta se obține cea mai pură celuloză prin îndepărtarea semințelor și spălarea vatei din capsulele de bumbac, iar celuloza rezultată este folosită în industria textilă deoarece are un procent de 91% celuloză.

• O celuloza mai puțin pură se obține din lemn, stuf sau paie (sunt plante cu un conținut ridicat de celuloză).

IV.1.1.3.1. Proprietățile fizice ale celulozei.

Proprietățile fizice ale celulozei:

Celuloza este o substanță amorfă, de culoare albă, nu are gustul dulce caracteristic zaharidelor, insolubilă în apă sau în solvenți organici. Este solubilă în hidroxid tetraaminocupric, numit și reactiv Schweizer.

👀 Experiment: Dizolvarea celulozei în reactivul Schweizer (hidroxidul de tetraaminodiaquacupru(II)
🔥 Atenție! Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor!
🔥 Atenție! Hidroxidul de sodiu este caustic !
🔥 Atenție! Soluțiile concentrate de amoniac sunt toxice și produc iritații puternice ale mucoaselor dacă sunt inhalați vaporii.
🔥 Atenție! Sulfatul de cupru este toxic pentru mediul acvatic și poate produce iritații.

Materiale necesare:
2 pahare Berzelius, 1 pahar Erlenmeyer, spatulă, soluție de sulfat de cupru 5%, soluție de hidroxid de sodiu 10%, apă distilată (deionizată), soluție de amoniac 25%, pâlnie, hârtie de filtru.

Descrierea experimentului:

• Pune într-un pahar Berzelius 3 mL sol. CuSO₄ 5% și adaugă soluție NaOH 10%, până la formarea unui precipitat gelatinos de culoare albastru deschis – Cu(OH)₂.
• Filtrează precipitatul, spală-l bine cu apă și pune-l într-un alt pahar.
• Peste precipitatul de hidroxid de cupru II adaugă o soluție concentrată de amoniac NH₃ 25% până la dizolvarea completă a precipitatului. Se formează un complex de culoare albastru intens, numit hidroxid de tetraaminocupru(II), cunoscut și cu denumirea de reactiv Schweizer.
• Pune 3 mL de reactiv Schweizer într-o eprubetă și adaugă o hârtiuță de filtru sau o bucățică de vată. Se agită eprubeta.
• Ce observi?

  Celuloza din hârtie sau vată se dizolvă în reactivul Schweizer cu formarea unui lichid vâscos

Ecuațiile reacțiilor chimice sunt:

Concluzia experimentului:
Reactivul Schweizer este cunoscut pentru capacitatea sa de a dizolva celuloza. O asemenea soluție, conținând celuloză dizolvată, injectată într-o baie acid sulfuric 10% formează o fibră sintetică numită mătase artificială (celofibră sau vâscoză).

Vâscoza este importantă din punct de vedere istoric, deoarece a fost prima fibră artificială, produsă în 1910, în SUA.

Țesăturile din vâscoză sunt foarte elastice, rezistente, moi, vaporoase, nu se șifonează ușor, se calcă la temperatură mică și nu intră la apă.

IV.1.1.3.2. Proprietățile chimice ale celulozei.

Proprietățile chimice ale celulozei.

Deoarece conține un număr mare de grupări de hidroxil, reacționează cu acizi și formează esteri sau cu alcool și formează eteri.

Grupările hidroxil din celuloză au reactivitate normală și participă la reacțiile specifice lor: formarea de eteri, de esteri, de alcooli. După numărul grupărilor hidroxil dintr-un rest glucozic, care participă la asemenea reacții se obțin produși cu diferite grade de transfer.

• Celuloza tratată cu amestec de acid acetic și anhidridă acetică formează acetați de celuloză, folosiți la fabricarea de fibre artificiale, folii pentru ambalaje, lacuri, a materialelor plastice neinflamabile, a benzilor pentru magnetofon, a geamurilor de siguranță, a jucăriilor, uneltelor, izolatorilor, ochelarilor etc.

• Prin tratare cu soluții concentrate de hidroxid de sodiu și sulfura de carbon (CS₂), celuloza formează xantogenatul de celuloză. Prin prelucrare fizico-chimică a acestuia se realizează fibrele artificiale, denumite curent mătase artificială de tip vâscoză.

• Celuloza etilică rezultă atunci când celuloza este tratată cu sulf sau clor etilic. Este folosită în comerț, pentru extinctoare și în industria electronicelor. Este cea mai scumpă celuloză.

• Dacă celuloza este supusă fierberii cu un acid mineral (acid clorhidric sau sulfuric) concentrat, ea se descompune într-un produs care se dovedește a fi glucoză.

• Dacă celuloza se tratează cu un amestec nitrant (HNO₃ și H₂SO₄) se obține trinitratul de celuloză, folosit ca explozibil. Esteri ai celulozei cu un conținut mai redus de azot (11%) sunt folosiți pentru fabricarea lânei de colodiu din care se obține celuloidul.

👀 Experiment: Obținerea nitrocelulozei
🔥 Atenție! Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor! Poartă obligatoriu echipament de protecție !
🔥 Atenție! Experiment deosebit de periculos!
🔥 Atenție! Acidul sulfuric și acidul azotic sunt extremi de caustici !
🔥 Atenție! Nitroceluloza este explozivă, deci trebuie manipulată cu mare atenție! Poate exploada prin lovire sau încălzire, ca și la o scânteie produsă de curenții electrostatici.
🔥 Atenție! La încălzirea bruscă pînă la 180°C are loc detonarea nitrocelulozei, de aceea nitroceluloza trebuie păstrată în vase închise ermetic, ferite de surse de foc.

Materiale necesare:
Acid sulfuric concentrat, acid azotic concentrat, celuloză (vată higroscopică, hârtie de filtru), pahare Berzelius, baghetă de sticlă, spirtieră, trepied cu sită de azbest, chibrit.

Descrierea experimentului:

• Pune într-un pahar Berzelius HNO₃ conc.și adaugă un volum dublu de H₂SO₄ conc., picătură cu picătură.
• În acest amestec sulfonitric adaugă celuloză (vată, hârtie de filtru).
• Încălzește pe o baie de apă la 60-70 °C, amestecând conținutul cu ajutorul unei baghete, timp de câteva minute, până când vata capătă o culoare gălbuie.
• Scoate vata cu bagheta, spal-o foarte bine într-o soluție de NaOH, pentru a îndepărta acizii de pe ea (trebuie să aibă un pH de 7).
• Usuc-o pe hârtie de filtru.
• Când nitroceluloza este bine uscată, aprinde-o de la distanță cu o flacără.

  Prin reacția celulozei cu amestecul sulfonitric se formează trinitratul de celuloză.

Concluzia experimentului:
Nitroceluloza arde extrem de rapid cu o flacără galbenă. Se descompune termic chiar și în lipsa oxigenului, cu degajarea unei cantități mari de căldură și de gaze:
2C₆H₇O₂(ONO₂)₃ → 8CO₂ + 4CO + 2H₂O + 3N₂ + 5H₂

Utilizările celulozei:

Celuloza este utilizată la obținerea substanțelor explozibile de tip pulbere fără fum, a mătăsii artificiale de tip vâscoză, a nitrolacurilor și nitroemailurilor (lacuri de acoperire cu uscare rapidă și luciu puternic), a celofanului (dacă soluția de vâscoză este filată, printr-o fontă fină în baie de acid sulfuric diluat și glicerină, se obțin folii de celofan).

Este o materie primă de mare valoare economică și constituie punctul de plecare în fabricarea unor produse importante, dintre care cea de hârtie ocupă un loc principal (a fost folosită pentru obținerea hârtiei încă din secolul al II-lea).

Produse care conțin celuloza: bureți, sprayuri pentru alergie sau pudre, benzi medicale.

IV.1.1.4. Amidon.

IV.1.1.4.1. Proprietățile fizice ale amidonului.

👀 Experiment: Proprietățile fizice ale amidonului alimentar

Materiale necesare:
Amidon alimentar, apă rece, apă caldă, alcool etilic.

Descrierea experimentului:

• Observă proprietățile fizice ale amidonului alimentar : stare de agregare, culoare, gust, solubilitatea în apă și în alcool etilic.
• Ce constați?

  Amidonul este o substanță solidă, albă, fără gust, fără miros, insolubil în apă rece, solubil în apă caldă și insolubil în alcool.

IV.1.1.4.2. Proprietățile chimice ale amidonului.

👀 Experiment: Reacția de recunoaștere a amidonului cu soluție de tinctură de iod
🔥 Atenție! Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!

Materiale necesare:
Amidon, eprubete, clește de lemn, apă, soluție de tinctură de iod (iod-iodură de potasiu), acid clorhidric diluat, spirtieră.

Descrierea experimentului:

• Pune într-o eprubetă 1-2 mL de soluție de amidon și adaugă 1-2 picături de soluție iod-iodură de potasiu (sau tinctură de iod).
• Ce constați?

  Se obține o soluție de culoare albastru închis (reacția de recunoaștere a amidonului).

• Încălzește eprubeta.
• Ce observi?

  Prin încălzirea eprubetei culoarea dispare, iar prin răcire culoarea albastră apare din nou.

👀 Experiment: Obținerea dextrinei din amidon
🔥 Atenție! Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!
🔥 Atenție! Alcoolul este inflamabil!

Materiale necesare:
Amidon, eprubete, clește de lemn, apă, alcool, soluție iod-iodură de potasiu (tinctură de iod), alcool, spirtieră.

Descrierea experimentului:

• Într-o eprubetă pune 1-2 g pulbere de amidon și încălzește-o direct în flacără, cu un clește de lemn până la 180-200°C, răcește eprubeta și adaugă 3-4 mL apă, agitând continuu.
• Filtrează soluția obținută și adaugă peste filtrat același volum de alcool.
• Ce constați?

  În alcool dextrina este insolubilă și precipită (precipitat alb-gălbui).

• Dizolvă precipitatul de dextrină în apă și pune câteva picături de tinctură de iod.
• Ce observi?

  Dextrina dă o colorație roșie cu iodul și nu albastră cum dă amidonul.

Concluzia experimentului:
Dextrinele sunt glucide solubile și amorfe, cu molecula mică și pot fi obținute în urma reacției de hidroliză a amidonului sau glicogenului. Sunt amestecuri de polimeri ai D-glucozei.

Utilizările dextrinei:

Dextrina se găsește în coaja pâinii, dându-i gustul plăcut.

Dextrina se utilizează la fabricarea cleiurilor (de exemplu, pentru timbre, piele, articole fotografice), pentru a îngroșa cerneala tipografică, pentru a scrobi etc.

👀 Experiment: Obținerea glucozei prin hidroliza amidonului
🔥 Atenție! Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!
🔥 Atenție! Acidul sulfuric este caustic!

Materiale necesare:
Amidon, eprubete, clește de lemn, apă, alcool, soluție iod-iodură de potasiu (tinctură de iod), alcool, spirtieră.

Descrierea experimentului:

• Într-o eprubetă pune 10 mL soluție de amidon și adaugă 2 mL acid sulfuric diluat și încălzește până la fierbere, cca 10 min.
• Răcește soluția într-un pahar cu apă și adaugă câteva picături de tinctură de iod ca să vezi transformarea amidonului în glucoză.
• Ce observi?

  Prin hidroliză cu acid sulfuric diluat, amidonul se transformă în glucoză. Nu se mai observă colorația albastră a amidonului cu iodul.

Concluzia experimentului:
Reacția de hidroliză a amidonului cu obținerea glucozei:
(C₆H₁₀O₅)_n + n H₂O → n C₆H₁₂O₆