Номер 6, страница 166 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава IX. Углеводы. Параграф 34. Целлюлоза - номер 6, страница 166.

Условие.

6. Почему из целлюлозы можно получить волокно, а из крахмала нельзя?

Решение.

Решение 2.

Возможность получения волокна из целлюлозы и невозможность его получения из крахмала обусловлены фундаментальными различиями в строении их макромолекул, несмотря на то, что оба вещества являются полисахаридами с одинаковой общей формулой $(C_6H_{10}O_5)_n$ и состоят из остатков глюкозы.

Решение

Ключевое различие заключается в пространственной структуре полимерных цепей, которая, в свою очередь, определяется типом изомера глюкозы и способом их соединения.

1. Строение целлюлозы. Макромолекулы целлюлозы построены из остатков β-глюкозы, соединенных β-1,4-гликозидными связями. Такое соединение приводит к тому, что каждое последующее звено глюкозы повернуто на 180° относительно предыдущего. В результате образуются очень длинные, прямые и неразветвленные линейные цепи. Эти вытянутые цепи способны располагаться параллельно друг другу. Благодаря большому количеству гидроксильных групп (-OH) между соседними параллельными цепями возникают многочисленные и прочные межмолекулярные водородные связи. Такое плотное и упорядоченное расположение цепей формирует микрофибриллы — прочные кристаллические структуры, которые, в свою очередь, объединяются в волокна. Именно эта волокнистая структура придает целлюлозе (например, в составе древесины или хлопка) механическую прочность.

2. Строение крахмала. Крахмал состоит из двух полисахаридов: амилозы и амилопектина, которые построены из остатков α-глюкозы. Амилоза имеет линейное строение, но из-за α-1,4-гликозидных связей ее цепи не являются прямыми, а закручиваются в спираль. Амилопектин имеет разветвленную структуру; помимо α-1,4-связей в основной цепи, у него есть точки ветвления, образованные α-1,6-гликозидными связями. Спиральная форма амилозы и разветвленная, "древовидная" структура амилопектина не позволяют макромолекулам крахмала упаковываться так же плотно и упорядоченно, как молекулам целлюлозы. Они не могут выстраиваться в параллельные пучки, и образование прочных межмолекулярных связей, необходимых для формирования волокна, затруднено. Вместо этого крахмал образует аморфные или частично кристаллические гранулы, которые служат в растениях запасным питательным веществом.

Таким образом, способность образовывать волокно — это прямое следствие линейной структуры макромолекул целлюлозы, которая обеспечивает их параллельную укладку и создание прочной надмолекулярной структуры за счет водородных связей.

Ответ: Из целлюлозы можно получить волокно, потому что ее макромолекулы имеют линейное, неразветвленное строение. Это позволяет им располагаться параллельно друг другу и образовывать прочные межмолекулярные водородные связи, формируя упорядоченные и прочные волокнистые структуры. Молекулы крахмала, напротив, имеют спиральную (амилоза) и разветвленную (амилопектин) структуру, что мешает их плотной и упорядоченной упаковке, необходимой для образования волокон.