Формула сахарозы

Определение и формула сахарозы

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сахароза (стекловичный, тростниковый сахар) – органическое вещество, относящееся к группе олигосахаридов (дисахаридов) и состоящее из двух моносахаридов — $\alpha$ —глюкозы и $\beta$ -фруктозы.

Формула – $C_{12}H_{22}O_{11}$

Молярная масса равна $342,3$ г/моль.

Физические свойства – бесцветные кристаллы, хорошо растворяется в воде.

Является невосстанавливающим сахаром.

Широко распространенное резервное вещество растений, образующееся при фотосинтезе.

При нагревании выше температуры плавления сахароза разлагается с изменением окраски расплава.

Химические свойства сахарозы

Сахароза подвергается гидролизу. Для этого кипятят раствор сахарозы в кислой среде, а затем нейтрализуют кислоту щелочью. После этого нагревают раствор. При этом появляются соединения с альдегидными группами (глюкоза и фруктоза), которые и восстанавливают $Cu\left ( OH \right )_2$ до $Cu_2O$ :

Получение

Сахарозу преимущественно получают из сока сахарного тростника или сахарной свеклы. Ее химический синтез достаточно сложный и трудоемкий, поэтому не представляет практического интереса.

Применение

Сахароза находит многочисленное применение и в первую очередь как пищевой продукт — сахар. Она также служит в качестве исходного вещества в различных ферментационных процессах получения этилового спирта, глицерина, лимонной кислоты. Применяется также для изготовления лекарств.

Качественная реакция

Качественной реакцией на сахарозу является взаимодействие с гидроксидом меди (II). За счет наличия в молекуле сахарозы нескольких гидроксильных групп происходит взаимодействие аналогично глицерину и глюкозе. Если добавить раствор $C_{12}H_{22}O_{11}$ к осадку $Cu\left ( OH \right )_2$ он растворится и жидкость окрашивается в синий цвет.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Рассчитайте молярную массу сахарозы, если известно, что ее раствор с массовой долей $1\%$ создает осмотическое давление в $0,704$ атм. при $20^{\circ} \text{C}$ .

Решение

Запишем выражение для осмотического давления $\pi$ и молярности раствора $C_M$ :

$\pi =C_M\cdot R\cdot T$

$C_M=\frac{\omega \cdot \rho \cdot 10^{6}}{M}$

Комбинируя эти два уравнения выразим молярную массу:

$M_{Sucrose}=\frac{\omega\left (Sucrose \right )\cdot \rho \left (solution \right )\cdot 10^{6}\cdot R\cdot T }{\pi }$

Плотность раствора сахарозы с массовой долей $1\%$ при $20^{\circ} \text{C}$ равна $1,0021$ г/мл.

Осмотическое давление переведем в Паскали:

$\pi =0,704\cdot 101325=71315$ Па

Абсолютная температура равна: $T = 20+273=293 K$ , тогда молярная масса сахарозы равна:

$M_{Sucrose}=\frac{0,01\cdot 1,0025\cdot 10^{6}\cdot 8,314\cdot 293}{71315}=342,4$ г/моль

Ответ

$M_{Sucrose}=342,4$ г/моль

ПРИМЕР 2

Задание

Сколько выделится теплоты при сгорании $1$ г сахарозы при стандартных условиях?

Решение

Запишем уравнение химической реакции горения сахарозы:

$C_{12}H_{22}O_{11}_{solid}+12O_2_{gas}=12CO_2_{gas}+11H_2O_{liq.}$

Из справочника находим стандартную энтальпию сгорания сахарозы, рассчитанную на моль:

$\Delta H_{298}^0\left (C_{12}H_{22}O_{11} \right )_{mol}=-5648$ кДж/моль

Рассчитаем количество моль сахарозы:

$n=\frac{m}{M}=\frac{1}{342,3}=0,00292$ моль

Вычислим $\Delta H_{298}^0$ для $0,00292$ моль сахарозы:

$\Delta H_{298}^0\left (C_{12}H_{22}O_{11} \right )=n\cdot \Delta H_{298}^0\left (C_{12}H_{22}O_{11} \right )_{mol}$ $= -0,00292 \cdot 5648 = -45,7$ кДж