Материал: 3795

26

Гемицеллюлозы – это нецеллюлозные полисахариды клеточных стенок, условно подразделяемые на пентозаны и гексозаны. В пентозанах главная цепь макромолекул состоит преимущественно из звеньев пентоз, а в гексозанах – из звеньев гексоз.

Лигнин представляет собой комплекс ароматических нерегулярных полимеров, построенных из фенилпропановых звеньев.

Опыт 1. Открытие компонентов крахмала – амилозы и амилопектина

В0,5 мл воды добавляют 0,05 г крахмала, затем раствор перемешивают

иприливают 5 мл воды, нагретой до кипения. Образование геля (клейстера) указывает на наличие амилопектина. Для подтверждения этого к 1 мл охлажденного раствора добавляют одну каплю разбавленного раствора йода. С рас-

твором йода амилопектин дает сине-фиолетовое (красноватое) окрашивание,

которое при нагревании исчезает, но вновь появляется при охлаждении. Амилоза, в отличие от амилопектина, полностью растворяется в горячей воде и не образует геля. С раствором йода амилоза окрашивается в синий цвет.

Запишите структурные формулы амилозы и амилопектина. Укажите их различия в физических свойствах и химическом строении.

Опыт 2. Открытие целлюлозы (клетчатки)

Целлюлоза (клетчатка) представляет собой полисахарид клеточных стенок растений. Она аморфна, нерастворима в воде, обнаруживается реакцией Молиша.

Открытие углеводов реакцией Молиша. В 1 мл воды вносят несколь-

ко крупинок исследуемого вещества (или используют 1 мл исследуемого раствора), перемешивают и затем добавляют 1…2 капли 10 %-ного спиртового раствора α-нафтола. Затем осторожно по стенке наклоненной пробирки приливают концентрированную серную кислоту так, чтобы внизу образовался несмешивающийся сернокислотный слой. При наличии углеводов на границе слоев образуется красно-фиолетовое кольцо.

Реакция очень чувствительна и обусловлена расщеплением молекулы полисахаридов под действием кислоты до фурфурола или оксиметилфурфурола, который образует с α-нафтолом окрашенные продукты конденсации.

27

Целлюлоза не дает реакций на моносахариды, с раствором йода не окрашивается.

Запишите структурную формулу целлюлозы и схему её гидролиза.

Опыт 3. Открытие лигнина

Техническая целлюлоза содержит примесь лигнина – полимера фенольной природы. Лигнин обнаруживают с помощью цветной реакции с анилином. На исследуемый материал наносят каплю 1,5 %-ного раствора анилина в разбавленной соляной кислоте. При наличии лигнина появляется ярко-

желтое окрашивание.

В пробирку поместите одну каплю анилина и соляной кислоты до растворения анилина. В раствор поместите сосновую лучинку, затем полоски газетной и фильтровальной бумаги. Какое различие в окраске наблюдается?

Сделайте вывод о наличии лигнина в том или ином объекте. Чистая целлюлоза не дает окрашивания с анилином.

Опыт 4. Цветные реакции белков (полипептидов)

Биуретовая реакция. К 2 мл раствора белка прибавьте 2 мл раствора щелочи и 2 капли 2 % раствора медного купороса. Нагрейте. В присутствии белка появляется красно-фиолетовое окрашивание. Такое окрашивание дают медные комплексы, образуемые с участием пептидных связей белка. α- аминокислоты могут образовывать в этом случае внутрикомплексные соли меди, окрашенные в синий цвет.

Запишите реакцию образования дипептида, а также реакцию образования медной соли глицина.

Ксантопротеиновая реакция. Этой реакцией обнаруживаются ароматические аминокислоты, входящие в состав белков. В результате нитрования ароматических ядер образуется нитросоединения желтого цвета, окрашивающиеся в щелочной среде в оранжевый цвет. В пробирку внести 2 мл раствора белка и добавить несколько капель концентрированной азотной кислоты. Появляется осадок. При нагревании смеси осадок меняется. После охлаждения в пробирку добавить 1…2 капли раствора гидроксида натрия. Окраска содержимого вновь меняется.

Написать реакцию нитрования ароматической аминокислоты азотной кислотой.

28

Тема: ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

Учебно-исследовательская работа № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ВЕСОВЫМ МЕТОДОМ

Цель работы: определить относительную влажность древесины высушиванием.

Теоретическая часть

К физическим свойствам относятся те, которые присущи древесине как твердому пористому телу. Плотность древесного вещества для различных пород колеблется от 1500 до 1560 кг/м3. Плотность древесины зависит от пористости ее клеточных стенок, а также от ее влажности. Стандартная влажность древесины 12 %. Электрические свойства древесины характеризуются электропроводностью, которая вдоль волокон древесины больше, чем поперек.

Способность древесины поглощать тепло характеризуется ее теплоемкостью. Древесина – плохой проводник тепла. Теплопроводность древесины вдоль волокон больше, чем поперек волокон. Температура горения древесины составляет около 1025…1100 оС. Температура воспламенения древесины может составлять 190 и даже 230 оС.

Для химической переработки и использования важны следующие свойства древесины, связанные с водой: влажность, гигроскопичность, или влагопоглощение, водопоглощение, водопроницаемость.

Влагопоглощением, или гигроскопичностью, древесины называют ее способность поглощать влагу из окружающего воздуха. Вследствие этого увеличивается содержание связанной влаги.

Водопоглощением называют способность древесины впитывать капельножидкую влагу. Водопоглощение зависит от породы, начальной влажности и температуры. Оно происходит в основном через торцовые поверхности.

Водопроницаемость древесины определяет возможность прохождения через нее воды и растворов.

Древесина и выделяемые из неё компоненты гигроскопичны и в воз- душно-сухом состоянии содержат определенное количество гигроскопической воды в равновесии с влажностью воздуха. Влажность древесины выражают в процентах по отношению к весу абсолютно сухой древесины (абсо-

29

лютная влажность) или по отношению к массе влажной древесины (относительная влажность).

Различают две формы влаги в древесине: связанную (гигроскопическую) и свободную (капиллярную). Связанная влага содержится в толще клеточных оболочек, свободная влага находится полостях клеток и межклеточных пространствах. Связанная влага удерживается в древесине более прочно, чем свободная.

Для определения влажности древесины применяют прямые и косвенные методы. Прямые основаны на удалении воды высушиванием древесины до постоянной массы в сушильном шкафу, а также экспресс методом, или на отгонке воды с толуолом.

Косвенные методы измерения влажности основаны на измерении показателей других свойств, функционально связанных с влажностью, например, электропроводности.

Реактивы и оборудование

1.Древесные опилки.

2.Сушильный шкаф.

3.Бюксы.

4.Эксикатор.

5.Аналитические весы.

Экспериментальная часть

Чистый пустой бюкс (вместе с крышкой в открытом виде) высушивают в сушильном шкафу при температуре 103 + 2 оС до постоянной массы. В бюкс помещают навеску опилок массой около 1 г и сушат с навеской в течение 3 ч. Перед извлечением из сушильного шкафа бюкс закрывают крышкой, а затем помещают в эксикатор и после охлаждения взвешивают. Время охлаждения должно быть строго постоянным. Перед взвешиванием крышку бюкса на короткое время приоткрывают, чтобы уровнять давление воздуха. Повторяют сушку по 1 ч (с последующим охлаждением и взвешиванием) до постоянной массы.

Относительную влажность, % древесины рассчитывают по формуле

30

где m1 – масса бюкса с навеской до высушивания, г; m2 – масса бюкса с навеской после высушивания, г; m – масса пустого бюкса, г.

Расхождение между результатами двух параллельных определений не должно превышать 0,5 %.

Лабораторная работа № 7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ НАБУХАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В РАСТВОРАХ ГИДРОКСИДА НАТРИЯ

Цель работы:

1.Познакомиться с процессом набухания целлюлозы.

2.Определить степень набухания исследуемых образцов целлюлозы в растворах гидроксида натрия.

Теоретическая часть

При действии на целлюлозу растворов щелочей происходят как структурные и химические изменения, так и физико-химические процессы. Последние приводят к интенсивному набуханию целлюлозы (увеличивается диаметр целлюлозного волокна и его длина) и к ее частичному растворению (неограниченному набуханию).

Природная целлюлоза не растворяется в растворах щелочей, а только набухает. Большинство технических целлюлоз имеют более высокую способность к набуханию, чем природная целлюлоза, и могут частично растворяться в щелочах. Это связано с тем, что в процессе переработки у целлюлозы снижается степень полимеризации и появляются новые карбонильные и карбоксильные группы. Кроме того, в технических целлюлозах всегда содержатся нецеллюлозные примеси (гемицеллюлозы, лигнин, смолы и жиры), способные растворяться в щелочах.