Номер 5, страница 118 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

5. Как отличить крахмал от целлюлозы по физическим и химическим свойствам?

Крахмал и целлюлоза являются природными полисахаридами. Они имеют одинаковую общую формулу $(C_6H_{10}O_5)_n$, но различаются строением своих макромолекул, что и обусловливает разницу в их физических и химических свойствах. Мономерным звеном в обоих случаях является глюкоза, однако в крахмале это α-глюкоза, а в целлюлозе — β-глюкоза. Это приводит к разной пространственной структуре: молекулы крахмала (в частности, компонент амилоза) скручены в спираль, а молекулы целлюлозы имеют линейное строение и образуют прочные волокна за счет межмолекулярных водородных связей.

Различие по физическим свойствам

1. Агрегатное состояние и внешний вид: Крахмал — это белый аморфный порошок, состоящий из мелких зерен. Если растереть его между пальцами, можно услышать характерный скрип, вызванный трением зерен. Целлюлоза (например, в виде ваты или фильтровальной бумаги) — это белое твердое вещество, имеющее выраженную волокнистую структуру.

2. Растворимость в воде: Крахмал не растворяется в холодной воде. При нагревании в воде он набухает и образует вязкий коллоидный раствор, который называется клейстер. Целлюлоза не растворяется ни в холодной, ни в горячей воде, а также в большинстве органических растворителей. Для ее растворения требуются специальные реактивы, например, реактив Швейцера (аммиачный раствор гидроксида меди(II)).

Ответ: По физическим свойствам крахмал можно отличить от целлюлозы по внешнему виду (аморфный порошок у крахмала против волокнистого вещества у целлюлозы) и по поведению в горячей воде (крахмал образует клейстер, а целлюлоза не претерпевает изменений).

Различие по химическим свойствам

1. Качественная реакция с йодом: Это главный и наиболее наглядный способ их различения в лабораторных условиях. Если к образцу крахмала (например, к клейстеру или к порошку, смоченному водой) добавить несколько капель раствора йода (например, спиртовой настойки йода или раствора Люголя), наблюдается появление интенсивного сине-фиолетового окрашивания. Это объясняется тем, что молекулы йода ($I_2$) образуют комплексное соединение включения, располагаясь внутри спиралевидных молекул амилозы (компонента крахмала). Целлюлоза, имеющая линейное строение молекул, не способна образовывать такой комплекс, поэтому при добавлении к ней йода цвет раствора не меняется (остается желтовато-коричневым).

2. Гидролиз: Оба полисахарида способны подвергаться гидролизу при нагревании в присутствии сильных кислот (например, серной $H_2SO_4$) или под действием ферментов. Конечным продуктом гидролиза в обоих случаях является глюкоза:
$(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \xrightarrow{H^+, t°} nC_6H_{12}O_6$
Однако, из-за более прочной и упорядоченной кристаллической структуры целлюлозы, ее гидролиз протекает значительно медленнее и требует более жестких условий (более высоких температур и концентраций кислоты), чем гидролиз крахмала.

Ответ: Основным химическим способом отличить крахмал от целлюлозы является качественная реакция с раствором йода: крахмал дает характерное синее окрашивание, а целлюлоза не реагирует.