木屑糖。在家享受有趣的化学体验

锯末糖。化学实验

有趣的化学实验

碳水化合物的名字是错误的。事情发生在上世纪中叶。于是人们认为任何含糖物质的分子都对应于式C_m（H₂关于）_n。当时所有已知的碳水化合物都符合这一标准，葡萄糖 C 的公式₆Н₁₂О₆ 写成 C₆（H₂关于）₆.

但后来，人们发现糖是这个规则的一个例外。因此，鼠李糖碳水化合物的明确代表（它也给出了莫里希反应) 有公式 C₆Н₁₂О₅。尽管一整类化合物的名称不准确是显而易见的，但“碳水化合物”一词已经变得如此熟悉，以至于他们没有改变它。然而，今天许多化学家更喜欢一个不同的名称——“糖”。

我们将尝试通过水解（即用水分解）从锯末中获得一种糖。这是一个非常常见的化学过程。锯末和其他木材废料含有碳水化合物纤维（纤维素）。在水解工厂中用它制备葡萄糖，然后可以以不同的方式使用；大多数情况下，它会被发酵，转化为酒精，这是许多化学合成的起始产品。化学工业的一个大型独立分支称为水解工业。

在再现木材水解过程之前，让我们尝试了解其本质是什么，为此，不从锯末开始，而是从黄瓜和碎片开始会更方便。

将新鲜黄瓜洗净，切碎，挤出汁液。果汁可以过滤，但不是必须的。

在试管中制备氢氧化铜 Cu(OH)₂。为此，将 2-3 滴硫酸铜溶液添加到 0,5-1 ml 氢氧化钠溶液中。将等体积的黄瓜汁加入所得沉淀中并摇动试管。沉淀物将溶解并获得蓝色溶液。这种反应对于多元醇（即含有多个羟基的醇）来说是典型的。

现在将装有所得蓝色溶液的试管加热至沸腾（或放入沸水中）。先变黄色，后变橙色，冷却后生成红色氧化铜Cu沉淀₂O. 该反应是另一类有机化合物——醛的特征。这意味着黄瓜汁中存在一种同时是醛和醇的物质。这种物质就是葡萄糖，其结构是醛醇。多亏了她，黄瓜才有了甜味。

你可能猜到这个实验不一定要用黄瓜汁来做。它也适用于其他甜果汁——葡萄、胡萝卜、苹果、梨。你也可以喝黄瓜花露水，香水店里有卖。当然，只有葡萄糖片。

现在进行第二次初步体验；碎片的糖化。

制备硫酸溶液：将一体积的浓硫酸添加到一体积的水中（切勿将水倒入酸中！）。将碎片放入装有溶液的试管中，并将溶液加热至沸腾。同时，碎片会被烧焦，但这不会影响体验。

加热后，取出碎片，放入另一个装有1-2毫升水的试管中，煮沸。现在两管中都含有葡萄糖。您可以通过在溶液中添加两滴或三滴硫酸铜，然后添加苛性钠来检查这一点 - 会出现熟悉的蓝色。如果该溶液沸腾，正如我们预期的那样，会生成氧化铜 Cu 的红色沉淀物₂O. 所以，找到了葡萄糖。

我们的碎片加糖的事实是纤维素水解的结果（其在木材中的份额约占50%）。因为在淀粉的水解过程中，硫酸在这个过程中并没有被消耗，而是起到了催化剂的作用。

最后，我们来到标题中承诺的主要体验：用锯末制作糖。

将 2-3 汤匙锯末倒入瓷杯中，并用水润湿。再加入少许水和等量之前配制好的硫酸溶液（1：1），将液体浆料混合均匀。盖上盖子，放入燃气灶烤箱（或俄罗斯烤箱）大约一个小时，也许短一点。

然后取出杯子，加水至顶部并搅拌。过滤溶液并通过添加碎白垩或石灰水中和滤液，直至不再释放二氧化碳气泡。中和结束也可以通过用石蕊试验或自制指示剂之一测试液体来判断。无需将指示剂直接滴入反应物料中。您应该取样（实际上是 2-3 滴），然后将其放在玻璃板或小试管中。

将杯子中的内容物倒入奶瓶中，摇匀液体并静置几个小时。酸中和过程中形成的硫酸钙将沉降到底部，而葡萄糖溶液将保留在顶部。小心地将其倒入干净的杯子（最好在玻璃棒上）并过滤。

最后一个操作是在水浴中蒸发水。之后，淡黄色葡萄糖晶体留在底部。它们可以品尝，但只是 - 产品不够纯净。

至此，我们完成了木屑硫酸制浆、酸中和、过滤、蒸发四道工序。这就是在水解工厂获得葡萄糖的方式，当然，不是在瓷杯中......

我们可以毫不费力地复制另一种工业过程：我们将一种糖变成另外两种糖。

当保存时间较长时，自制果酱通常会变成蜜饯。这是因为糖从糖浆中结晶出来。对于商店里出售的果酱来说，这样的不幸发生的频率要低得多。事实上，在罐头厂中，除了甜菜糖或蔗糖外，蔗糖 C₁₂H₂₂O₁₁，也可使用其他含糖物质，例如转化糖。什么是糖转化以及它会导致什么，您将从以下经验中了解到。

将10-20克弱糖溶液倒入试管或玻璃杯中，并加入几滴稀盐酸。之后，将溶液在沸水浴中加热十至十五分钟，然后中和酸，最好用碳酸镁 MgCOXNUMX₃。药店出售所谓的白氧化镁，这是一种成分稍微复杂的物质；她也适合。极端情况下，可以服用NaHCO饮用苏打水₃，但是食盐会保留在溶液中，这在某种程度上与糖不协调......

一旦二氧化碳气泡停止，让液体沉降。以防万一，用指示剂检查酸是否完全中和。沥干沉淀的液体，尝一尝：看起来会比原液甜一些（为了比较，留一点原糖液）。

在最终的溶液中，几乎没有蔗糖残留，但出现了两种新物质——葡萄糖和果糖。这个过程称为糖转化，所得混合物称为转化糖。

奇怪的是：从表面上看，没有任何东西可以检测到反应。颜色、体积以及环境的反应保持不变。不排放任何气体或沉淀。然而，反应仍在继续，只需要光学仪器即可检测到。糖是光学活性物质：一束偏振光穿过其溶液会改变偏振方向。他们说糖会沿一个方向或另一个方向以非常确定的角度旋转偏振面。因此，蔗糖将偏振面向右旋转，而其水解产物葡萄糖和果糖则向左旋转。因此就有了“反转”这个词（拉丁语中的“反转”）。

但是，由于我们没有可用的光学仪器，所以我们尝试通过化学手段来确保所摄入的糖确实发生了变化。在初始糖溶液和所得糖溶液中添加几滴亚甲基蓝溶液（您可以使用钢笔用的蓝色墨水）和少量任何碱的弱溶液。在水浴中加热测试溶液。在装有普通糖的试管中，不会发生任何变化，但在装有转化糖的试管中，内容物将变得几乎无色。

转化糖比普通糖更不易结晶。如果你在水浴中小心地蒸发它的溶液，你会得到一种看起来有点像蜂蜜的浓稠糖浆。冷却后不结晶。

顺便说一句，四分之三的受人喜爱的蜂蜜含有与转化糖相同的碳水化合物——葡萄糖和果糖。人造蜂蜜也是以转化糖为基础制成的。当然，我们的糖浆与蜂蜜不同，而且显着不同 - 主要是没有气味。但如果在其中添加一点天然蜂蜜，那么这个缺点就可以部分消除。

但为什么不在家里制作更多的非结晶糖浆来制作果酱呢？遗憾的是，将其从异物中完全纯化是很困难的，并且不能保证能够完成它。无论如何，都不值得冒这个风险。

作者：奥尔金 O.M.

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