Məzmuna keç
OrujovAI
AZRU

Üzvi kimya

Karbohidratlar: monosaxaridlər, disaxaridlər, polisaxaridlər

Karbohidratlar təbiətdə ən geniş yayılmış üzvi birləşmələrdir. Onlar bitkilərdə fotosintez nəticəsində əmələ gəlir və canlı orqanizmlər üçün əsas enerji mənbəyi, həm də struktur komponentləri rolunu oynayır. Bu mövzuda karbohidratların əsas növləri və xassələri ilə tanış olacağıq.

  • Qəbul, II mərhələ
Mövzu DİM-in 2027 proqramından, səh. 26

Təsnifat və ümumi xassələr

Karbohidratlar tərkibində karbonil qrupu (aldehid və ya keton) və bir neçə hidroksil qrupu olan üzvi birləşmələrdir. Ümumi formulaları adətən Cn(H2O)m\mathrm{C_n(H_2O)_m} kimi ifadə olunur, lakin bu, bütün karbohidratlar üçün doğru deyil (məsələn, dezoksiriboza). Onlar monosaxaridlər, disaxaridlər və polisaxaridlər olaraq təsnif edilir.

Monosaxaridlər hidroliz olunmayan sadə karbohidratlardır. Ən vacibləri qlükoza və fruktozadır (heksozalar, C6H12O6\mathrm{C_6H_{12}O_6}), həmçinin riboza və dezoksiriboza (pentozalar, C5H10O5\mathrm{C_5H_{10}O_5} və C5H10O4\mathrm{C_5H_{10}O_4}). Monosaxaridlər ağ, kristal maddələrdir, suda yaxşı həll olur və şirin dada malikdir.

Disaxaridlər iki monosaxarid qalığından əmələ gəlir və hidroliz zamanı onları verir. Ən vacibləri saxaroza, maltoza və laktozadır (ümumi formul C12H22O11\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}}).

Polisaxaridlər çoxlu sayda monosaxarid qalığından (minlərlə) əmələ gələn yüksək molekullu birləşmələrdir. Ən vacibləri nişasta, sellüloza və qlikogendir (ümumi formul (C6H10O5)n\mathrm{(C_6H_{10}O_5)_n}).

Monosaxaridlər və bəzi disaxaridlər (maltoza, laktoza) reduksiyaedici xassəyə malikdir.

Monosaxaridlər: Qlükoza və Fruktoza

Qlükoza (üzüm şəkəri) təbiətdə ən geniş yayılmış monosaxariddir. O, aldehid qrupu və beş hidroksil qrupu ehtiva edir, buna görə də aldoheksoza adlanır. Qlükozanın açıq zəncirli formulu CH2OH−(CHOH)4−CHO\mathrm{CH_2OH{-}(CHOH)_4{-}CHO}-dur. Məhlulda qlükoza həm də tsiklik (halqa) formalarında mövcuddur (α\alpha- və β\beta-qlükopiranoza).

Qlükozanın kimyəvi xassələri:

  • Aldehid qrupu üzrə: Gümüş güzgü reaksiyası (Tollens reaktivi ilə) və mis(II) hidroksidlə (Felinq reaktivi) reduksiya reaksiyaları. Məsələn, CH2OH(CHOH)4CHO+2[Ag(NH3)2]OH→CH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O\mathrm{CH_2OH(CHOH)_4CHO + 2[Ag(NH_3)_2]OH \to CH_2OH(CHOH)_4COONH_4 + 2Ag\downarrow + 3NH_3 + H_2O}.
  • Hidroksil qrupları üzrə: Spirtlərə xas olan reaksiyalar, məsələn, mürəkkəb efirlərin əmələ gəlməsi.
  • Fermentasiya: Etanol fermentasiyası: C6H12O6→ferment2C2H5OH+2CO2↑\mathrm{C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{ferment} 2C_2H_5OH + 2CO_2\uparrow}. Süd turşusu fermentasiyası: C6H12O6→ferment2CH3CH(OH)COOH\mathrm{C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{ferment} 2CH_3CH(OH)COOH}.

Fruktoza (meyvə şəkəri) keton qrupu və beş hidroksil qrupu ehtiva edir, buna görə də ketoheksoza adlanır. Açıq zəncirli formulu CH2OH−CO−(CHOH)3−CH2OH\mathrm{CH_2OH{-}CO{-}(CHOH)_3{-}CH_2OH}-dır. Fruktoza da məhlulda tsiklik formada olur. Fruktoza qlükozadan daha şirindir. Qələvi mühitdə fruktoza qlükozaya izomerləşə bildiyi üçün Tollens və Felinq reaktivləri ilə reaksiyaya girə bilir.

Disaxaridlər və Polisaxaridlər

Saxaroza (qamış şəkəri) qlükoza və fruktoza qalıqlarından əmələ gəlmiş reduksiyaedici olmayan disaxariddir. Suda yaxşı həll olur və şirin dada malikdir. Hidroliz zamanı qlükoza və fruktozaya parçalanır: C12H22O11+H2O→H+, t∘C6H12O6(qlu¨koza)+C6H12O6(fruktoza)\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O \xrightarrow{H^+,\ t^\circ} C_6H_{12}O_6 \text{(qlükoza)} + C_6H_{12}O_6 \text{(fruktoza)}}.

Nişasta bitkilərdə ehtiyat qida maddəsidir. O, α\alpha-qlükoza qalıqlarından əmələ gəlmiş polisaxariddir və iki fraksiyadan ibarətdir: amiloza (spiral formalı, isti suda həll olan) və amilopektin (şaxələnmiş, isti suda həll olmayıb şişən). Nişasta yodla göy rəng verir (keyfiyyət reaksiyası). Hidrolizi nəticəsində əvvəlcə dekstrinlər, sonra maltoza və sonda qlükoza alınır: (C6H10O5)n+nH2O→H+, t∘nC6H12O6\mathrm{(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \xrightarrow{H^+,\ t^\circ} nC_6H_{12}O_6}.

Sellüloza (lif) bitki hüceyrələrinin əsas struktur komponentidir. O, β\beta-qlükoza qalıqlarından əmələ gəlmiş xətti quruluşlu polisaxariddir. Lifli quruluşa malikdir, suda həll olmur və insan orqanizmi tərəfindən həzm olunmur. Nişastadan fərqli olaraq, sellüloza yodla rəng vermir. Hidrolizi nişastaya bənzər şəkildə qlükozaya qədər gedir, lakin daha sərt şərait tələb edir.

Bioloji əhəmiyyəti və tətbiqi

Karbohidratlar canlılar üçün əsas enerji mənbəyidir. 1 q karbohidratın parçalanması təxminən 17,6 kC enerji verir. Qlükoza qanda şəkərin əsas formasıdır və hüceyrələr üçün dərhal enerji mənbəyidir. Nişasta və qlikogen ehtiyat enerji mənbəyidir.

Sellüloza bitkilərdə hüceyrə divarlarının əsasını təşkil edir, pambıq, kətan, odun kimi materialların tərkibindədir. Kağız, parça, süni liflər (viskoza) və partlayıcı maddələr (nitrosellüloza) istehsalında istifadə olunur.

Qlükoza tibbdə damar daxilinə yeridilən məhlul kimi, qida sənayesində və şirniyyat istehsalında istifadə olunur. Saxaroza adi qida məhsuludur.

Yadda saxla

  1. Karbohidratların ümumi formulu Cn(H2O)m\mathrm{C_n(H_2O)_m} (ümumi hal), təsnifatı: monosaxaridlər, disaxaridlər, polisaxaridlər.
  2. Monosaxaridlər (qlükoza, fruktoza) hidroliz olunmur, reduksiyaedici xassəyə malikdir (fruktoza qələvi mühitdə izomerləşir).
  3. Qlükoza: CH2OH(CHOH)4CHO\mathrm{CH_2OH(CHOH)_4CHO}, aldehid və spirt xassələri, fermentasiya (spirt, süd turşusu).
  4. Disaxaridlər (saxaroza, maltoza, laktoza) hidroliz olunur. Saxaroza reduksiyaedici deyil.
  5. Polisaxaridlər (nişasta, sellüloza, qlikogen): (C6H10O5)n\mathrm{(C_6H_{10}O_5)_n}, hidroliz olunur.
  6. Nişasta yodla göy rəng verir, sellüloza isə vermir. Əsas enerji mənbəyi və struktur funksiyası.

Həll olunmuş misallar

  1. Misal 1

    90 q qlükoza fermentasiya edildikdə (spirt fermentasiyası) neçə litr CO2\mathrm{CO_2} (n.ş.) əmələ gələr və neçə qram etanol alınar?

    Həlli

    1. Qlükozanın molyar kütləsi M(C6H12O6)=180\mathrm{M(C_6H_{12}O_6) = 180} q/mol.
    2. Qlükozanın mol sayı: ν(C6H12O6)=90 q/180 q/mol=0,5\nu(\mathrm{C_6H_{12}O_6}) = 90 \text{ q} / 180 \text{ q/mol} = 0{,}5 mol.
    3. Reaksiya tənliyi: C6H12O6→ferment2C2H5OH+2CO2↑\mathrm{C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{ferment} 2C_2H_5OH + 2CO_2\uparrow}.
    4. Tənliyə görə 1 mol qlükozadan 2 mol CO2\mathrm{CO_2} və 2 mol C2H5OH\mathrm{C_2H_5OH} alınır.
    5. 0,5 mol qlükozadan alınacaq CO2\mathrm{CO_2} mol sayı: ν(CO2)=2⋅0,5=1\nu(\mathrm{CO_2}) = 2 \cdot 0{,}5 = 1 mol.
    6. CO2\mathrm{CO_2}-nin həcmi (n.ş.): V(CO2)=1 mol⋅22,4 l/mol=22,4V(\mathrm{CO_2}) = 1 \text{ mol} \cdot 22{,}4 \text{ l/mol} = 22{,}4 l.
    7. Alınan etanolun mol sayı: ν(C2H5OH)=2⋅0,5=1\nu(\mathrm{C_2H_5OH}) = 2 \cdot 0{,}5 = 1 mol.
    8. Etanolun molyar kütləsi M(C2H5OH)=46\mathrm{M(C_2H_5OH) = 46} q/mol.
    9. Etanolun kütləsi: m(C2H5OH)=1 mol⋅46 q/mol=46m(\mathrm{C_2H_5OH}) = 1 \text{ mol} \cdot 46 \text{ q/mol} = 46 q.

    Cavab: 22,4 l CO2\mathrm{CO_2} və 46 q etanol.

  2. Misal 2

    34,2 q saxaroza tam hidroliz edildikdə neçə qram qlükoza alınar?

    Həlli

    1. Saxarozanın molyar kütləsi M(C12H22O11)=342\mathrm{M(C_{12}H_{22}O_{11}) = 342} q/mol.
    2. Saxarozanın mol sayı: ν(C12H22O11)=34,2 q/342 q/mol=0,1\nu(\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}}) = 34{,}2 \text{ q} / 342 \text{ q/mol} = 0{,}1 mol.
    3. Hidroliz tənliyi: C12H22O11+H2O→C6H12O6(qlu¨koza)+C6H12O6(fruktoza)\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O \to C_6H_{12}O_6 \text{(qlükoza)} + C_6H_{12}O_6 \text{(fruktoza)}}.
    4. Tənliyə görə 1 mol saxarozadan 1 mol qlükoza alınır.
    5. 0,1 mol saxarozadan alınacaq qlükozanın mol sayı: ν(qlu¨koza)=0,1\nu(\text{qlükoza}) = 0{,}1 mol.
    6. Qlükozanın molyar kütləsi M(C6H12O6)=180\mathrm{M(C_6H_{12}O_6) = 180} q/mol.
    7. Qlükozanın kütləsi: m(qlu¨koza)=0,1 mol⋅180 q/mol=18m(\text{qlükoza}) = 0{,}1 \text{ mol} \cdot 180 \text{ q/mol} = 18 q.

    Cavab: 18 q qlükoza.

Özünü yoxla

Əvvəl özün həll et, sonra cavaba bax.

  1. Hansı karbohidrat hidroliz olunmur?

    1. Saxaroza
    2. Nişasta
    3. Maltoza
    4. Sellüloza
    5. Qlükoza
    Cavabı göstərCavabı gizlət

    Düzgün cavab: E Qlükoza

    Qlükoza monosaxariddir və ən sadə karbohidrat olduğu üçün hidroliz olunmur. Digərləri (saxaroza, maltoza disaxarid, nişasta, sellüloza polisaxarid) hidroliz olunaraq monosaxaridlər əmələ gətirir.

  2. Hansı reaksiya qlükozanın aldehid qrupuna xasdır?

    1. Etanol fermentasiyası
    2. Süd turşusu fermentasiyası
    3. Gümüş güzgü reaksiyası
    4. Mürəkkəb efir əmələ gətirmə
    5. Hidroliz
    Cavabı göstərCavabı gizlət

    Düzgün cavab: C Gümüş güzgü reaksiyası

    Gümüş güzgü reaksiyası (Tollens reaktivi ilə) aldehid qrupunun reduksiyaedici xassəsini göstərir. Fermentasiya və mürəkkəb efir əmələ gətirmə spirt qruplarına xasdır (və ya ümumi fermentativ proseslərdir), qlükoza hidroliz olunmur.

  3. Nişastadan fərqli olaraq, sellüloza hansı xassəyə malikdir?

    1. Yodla göy rəng verir
    2. α\alpha-qlükoza qalıqlarından təşkil olunmuşdur
    3. Bitkilərdə ehtiyat qida maddəsidir
    4. Lifli quruluşa malikdir və suda həll olmur
    5. İnsan orqanizmi tərəfindən həzm olunur
    Cavabı göstərCavabı gizlət

    Düzgün cavab: D Lifli quruluşa malikdir və suda həll olmur

    Nişasta yodla göy rəng verir, α\alpha-qlükozadan ibarətdir və ehtiyat qida maddəsidir. Sellüloza isə β\beta-qlükozadan ibarət lifli quruluşa malikdir, suda həll olmur və insan orqanizmi tərəfindən həzm olunmur.

Tipik səhvlər

  • Bütün karbohidratların ümumi formulunu Cn(H2O)m\mathrm{C_n(H_2O)_m} kimi qəbul etmək. Bu, bəzi karbohidratlara (məsələn, dezoksiriboza) aid deyil.
  • Saxarozanı reduksiyaedici disaxarid hesab etmək. Saxaroza reduksiyaedici deyil, çünki onun monosaxarid qalıqları arasında qlikozid rabitəsi reduksiyaedici qrupları bloklayır.
  • Nişasta və sellülozanın fərqli quruluşunu və yodla reaksiyasını qarışdırmaq. Nişasta yodla göy rəng verir, sellüloza isə vermir.

Hələ də tam aydın deyil?

Mövzunu sənə səsli dərs kimi izah edir, lövhədə yazır və suallarla yoxlayır.

Bu mövzunu Canlı Müəllimlə öyrənMəsələni şəkillə həll et