Бесплатная техническая библиотека

Сахар из опилок. Химические эксперименты

Занимательные опыты дома / Опыты по химии для детей

 Комментарии к статье

Свое название углеводы получили по ошибке. Произошло это в середине прошлого века. Тогда считали, что молекула любого сахаристого веществу отвечает формуле С_m(Н₂О)_n. Все известные тогда углеводы подходили под эту мерку, и формулу глюкозы С₆Н₁₂О₆ писали как С₆(Н₂О)₆.

Но позднее были открыты и такие сахара, которые оказались исключением из правила. Так, явный представитель углеводов рамноза (она тоже дает реакцию Молиша) имеет формулу С₆Н₁₂О₅. И хотя неточность в названии целого класса соединений была очевидной, термин "углеводы" стал уже настолько привычным, что его не стали менять. Впрочем, в наши дни многие химики предпочитают иное название - "сахара".

Один из сахаров мы попытаемся получить из опилок гидролизом, т. е. разложением водой. Это очень распространенный химический процесс. Опилки и другие древесные отходы содержат углевод клетчатку (целлюлозу). Из нее на гидролизных заводах готовят глюкозу, которую можно использовать затем по-разному; чаще всего ее сбраживают, превращая в спирт, исходный продукт для множества химических синтезов. Большая и самостоятельная отрасль химической индустрии носит название гидролизной промышленности.

Прежде чем воспроизвести процесс гидролиза древесины, попытаемся понять, в чем его суть, а для этого удобнее будет начать не с опилок, а с огурцов и лучинок.

Вымойте свежий огурец, натрите его на терке и выжмите сок. Сок можно отфильтровать, но это не обязательно.

Приготовьте в пробирке гидроксид меди Сu(ОН)₂. Для этого добавьте 2-3 капли раствора медного купороса к 0,5-1 мл раствора едкого натра. К полученному осадку прибавьте равный объем огуречного сока и встряхните пробирку. Осадок растворится, получится синий раствор. Такая реакция характерна для многоатомных спиртов, т. е. для спиртов, которые содержат несколько гидроксильных групп.

Теперь нагрейте до кипения (или поставьте в кипящую воду) пробирку с полученным синим раствором. Он сначала пожелтеет, затем станет оранжевым, а после охлаждения выпадет красный осадок оксида меди Cu₂O. Эта реакция характерна для другого класса органических соединений - для альдегидов. Значит, в огуречном соке есть вещество, представляющее собой альдегид и спирт одновременно. Это вещество и есть глюкоза, которая по строению представляет собой альдегидоспирт. Благодаря ей у огурца сладковатый вкус.

Вы, наверное, догадываетесь, что этот опыт совсем не обязательно ставить именно с соком огурца, Он хорошо получается и с другими сладкими соками - виноградным, морковным, яблочным, грушевым, Можно взять для опыта и туалетную огуречную воду, которая продается в парфюмерных магазинах. И, конечно, просто таблетки глюкозы.

Теперь второй предварительный опыт; осахаривание лучинки.

Приготовьте раствор серной кислоты: к одному объему воды прилейте один объем концентрированной серной кислоты (ни в коем случае не лить воду в кислоту!). В пробирку с раствором опустите лучинку и нагрейте раствор до кипения. Лучинка при этом обуглится, но опыту это не помешает.

После нагревания выньте лучинку, опустите ее в другую пробирку с 1-2 мл воды и прокипятите. В обеих пробирках теперь есть глюкоза. Проверить это можно, добавив к растворам две-три капли медного купороса, а затем и едкий натр - появится знакомая синяя окраска. Если же этот раствор прокипятить, выпадет, как мы и ожидали, красный осадок оксида меди Cu₂O. Итак, глюкоза обнаружена.

То, что наша лучинка осахарилась, и есть результат гидролиза целлюлозы (а на ее долю в древесине приходится около 50 %). Как и при гидролизе крахмала, серная кислота в этом процессе не расходуется, она играет роль катализатора.

Наконец, мы подошли к основному опыту, который был обещан в заглавии: получение сахара из опилок.

В фарфоровую чашку насыпьте 2-3 столовые ложки древесных опилок и смочите их водой. Добавьте еще немного воды и равное количество ранее приготовленного раствора серной кислоты (1:1), жидкую кашицу хорошо перемешайте. Закройте крышкой и поставьте в духовку газовой плиты (или в русскую печь) примерно на час, можно немного меньше.

Затем выньте чашку, долейте воды доверху и перемешайте. Отфильтруйте раствор и нейтрализуйте фильтрат, добавляя к нему толченый мел или известковую воду до тех пор, пока не прекратится выделение пузырьков углекислого газа. Об окончании нейтрализации можно также судить, испытывая жидкость лакмусовой бумажкой или же одним из самодельных индикаторов. Не надо капать индикатор прямо в реакционную массу. Следует взять пробу, буквально 2-3 капли, и поместить ее на стеклянную пластинку или в маленькую пробирку.

Содержимое чашки слейте в молочную бутылку, взболтайте жидкость и дайте постоять несколько часов. Сульфат кальция, образовавшийся при нейтрализации кислоты, осядет на дно, а сверху останется раствор глюкозы. Осторожно слейте его в чистую чашку (лучше по стеклянной палочке) и отфильтруйте.

Осталась последняя операция - выпаривание воды на водяной бане. После нее на дне остаются светло-желтые кристаллы глюкозы. Их можно попробовать на вкус, но и только - продукт недостаточно чистый.

Итак, мы выполнили четыре операции: варку опилок с раствором серной кислоты, нейтрализацию кислоты, фильтрование и выпаривание. Именно так и получают глюкозу на гидролизных заводах, только, конечно, не в фарфоровых чашках...

И еще один промышленный процесс мы можем воспроизвести без особых затруднений: превратим один сахар в два других.

При долгом хранении домашнее варенье часто засахаривается. Это происходит потому, что сахар кристаллизуется из сиропа. С вареньем же, которое продается в магазине, такая беда случается гораздо реже. Дело в том, что на консервных заводах, кроме свекловичного или тростникового сахара сахарозы C₁₂H₂₂O₁₁, используют и другие сахаристые вещества, например инвертный сахар. Что такое инверсия сахара и к чему она приводит, вы узнаете из следующего опыта.

Налейте в пробирку или в стакан 10-20 г слабого сахарного раствора и добавьте несколько капель разбавленной соляной кислоты. После этого нагревайте раствор на кипящей водяной бане минут десять-пятнадцать, а затем нейтрализуйте кислоту, лучше всего карбонатом магния MgCO₃. В аптеках продают так называемую белую магнезию, вещество несколько более сложного состава; она тоже годится. В крайнем случае можно взять и питьевую соду NaHCO₃, но тогда в растворе останется поваренная соль, которая с сахаром как-то не гармонирует...

Когда прекратится выделение пузырьков диоксида углерода, дайте жидкости отстояться. На всякий случай проверьте индикатором, полностью ли нейтрализовалась кислота. Слейте отстоявшуюся жидкость и попробуйте ее на вкус: она покажется вам менее сладкой, чем исходный раствор (для сравнения оставьте немного первоначального раствора сахара).

В готовом растворе практически не осталось сахарозы, зато появились два новых вещества - глюкоза и фруктоза. Этот процесс и называется инверсией сахара, а полученная смесь - инвертным сахаром.

И вот что любопытно: внешне реакцию ничем не обнаружить. И цвет, и объем, и реакция среды остаются прежними. Не выделяются ни газы, ни осадки. И тем не менее реакция идет, только для ее обнаружения нужны оптические приборы. Сахара - оптически активные вещества: луч поляризованного света, проходя через их раствор, изменяет направление поляризации. Говорят, что сахара вращают плоскость поляризации, причем в ту или иную сторону, и на вполне определенный угол. Так вот, сахароза вращает плоскость поляризации вправо, а глюкоза и фруктоза, продукты ее гидролиза, - влево. Отсюда и слово "инверсия" (по-латыни "переворачивание").

Но, поскольку оптических приборов в нашем распоряжении нет, попробуем удостовериться химическим путем в том, что взятый сахар и в самом деле претерпел изменения. К исходному и полученному растворам сахаров добавьте несколько капель раствора метиленового синего (можно взять синие чернила для авторучек) и немного слабого раствора любой щелочи. Нагрейте исследуемые растворы на водяной бане. В пробирке с обычным сахаром никаких изменений не произойдет, а вот содержимое пробирки с инвертным сахаром станет почти бесцветным.

Инвертный сахар гораздо меньше, чем обычный, склонен к кристаллизации. Если осторожно выпарить на водяной бане его раствор, то получится густой сироп, внешне немного напоминающий мед. После охлаждения он не кристаллизуется.

Кстати, любимый всеми пчелиный мед на три четверти состоит из тех же углеводов, что и инвертный сахар, - из глюкозы и фруктозы. Искусственный мед также делают на основе инвертного сахара. Конечно, наш сироп от меда отличается, и значительно - главным образом, отсутствием запаха. Но если к нему добавить немного натурального меда, то этот недостаток можно отчасти устранить.

Но почему бы не наготовить дома побольше некристаллизующегося сиропа, чтобы варить на нем варенье? Увы, полная его очистка от посторонних веществ затруднительна, и нет гарантии, что ее удастся довести до конца. Во всяком случае, рисковать не стоит.

Автор: Ольгин О.М.

 Рекомендуем интересные опыты по физике:

▪ Вихревые кольца

▪ Нож может быть и наверху

▪ Простейшая модель ветряного двигателя

 Рекомендуем интересные опыты по химии:

▪ Опыты с ферментами: дегидрогеназы

▪ Акварельные краски – своими руками

▪ Вода разлагается электрическим током на кислород и водород

Смотрите другие статьи раздела Занимательные опыты дома.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Мозг объединяет воспоминания 22.07.2015 Около 10 лет назад нейробиологи обнаружили странный феномен: некоторые нейроны в человеческом мозге активировались только в ответ на конкретный образ. Те исследования выполнялись на пациентах, больных эпилепсией, которым вводили электроды в кору мозга, чтобы узнать, какой участок отвечает за болезнь. Одновременно можно было выполнять научные эксперименты (разумеется, на добровольной основе). Когда человеку с электродом в голове показывали фотографию какой-нибудь знаменитости, вроде актрис Дженнифер Энистон или Джулии Робертс, или же некую сцену из мультфильма, то в ответ можно было видеть активность определенных нервных клеток, причем нейрон "Дженнифер Энистон" молчал на фотографии Джулии Робертс. Такие нервные клетки находились в участке мозга, захватывающей гиппокамп, который, как известно, служит у нас главным центром памяти. Дальнейшие эксперименты показали, что в мозге действительно есть клетки, отвечающие за узнавание различных объектов, человеческих лиц и т. д. Таких клеток для каждого объекта выделены не одна и не две, а порядка тысячи, если не больше, однако они могут отстоять друг от друга слишком далеко, чтобы нейробиологи могли заметить их все сразу. Причем, что важно, эти клетки отличают важные признаки от второстепенных: например, на знаменитую персону они реагируют независимо от того, во что одета знаменитость и какая у нее прическа. Однако в некоторых случаях, когда человеку показывали знакомый объект в новом контексте, такие нейроны молчали. В то же время наши воспоминания ведь никогда не состоят из отдельно стоящих объектов. Например, мы можем вспомнить нашего знакомого в ситуации, когда он пришел к нам в гости, или когда мы встретили его на улице - очевидно, что тут есть два разных места, улица и дом, для которых выделены свои нейроны, и они должны как-то взаимодействовать с клетками, отвечающими за образ человека. И вообще, мы запоминаем целые цепочки событий, в которых с самыми разными объектами все время что-то происходит - такого рода информация называется эпизодической памятью. Как ведут себя с такой памятью вышеописанные специфические нейроны, попытались выяснить Ицхак Фрид (Itzhak Fried) (один из тех, кто открыл такие клетки) из Калифорнийского университета Лос-Анджелесе и его коллеги из Университета Лестера. Добровольцами в их опытах опять послужили пациенты-эпилептики, которым ввели электроды в кору мозга - им показывали от ста до двухсот самых разных изображений: среди них были места, которые нравились самым участникам эксперимента, и портреты знаменитостей, и известные архитектурные сооружения, вроде Пизанской башни, и другие элементы ландшафта. У каждого человека (а было их 14) удалось записать активность 600 клеток, и среди них можно было выделить группы от 2 до 28, которые вместе реагировали, по меньшей мере, на одно изображение. Затем картинки поменяли так, чтобы персонаж и фон у них не совпадали по нейронной активности, например, актера Клинта Иствуда комбинировали с Пизанской башней - зная, что нейроны, отвечающие за известного человека, никак не реагируют на известное архитектурное сооружение. После того, как участники эксперимента просмотрели такие коллажи, они должны были пройти серию тестов на память: например, им нужно было собрать виденный коллаж из раздельных фото - то есть к фотографии Клинта Иствуда подобрать фото Пизанской башни. Целью исследователей было понять, что при этом будет происходить с нейронами специфического ответа. В статье в Neuron они пишут, что уже после первого раза клетки понимали, что перед ними "их объект", просто в новых условиях, и даже отвечали на его новую, модифицированную версию с большей активностью. "С первого раза" значит, что достаточно было один раз показать комбинированную картинку, чтобы специальные нейроны запомнили свой объект во взаимосвязи с новым окружением. На самом деле, можно было ведь ожидать, что у мозга есть способ превратить отдельные объекты в непрерывную цепочку воспоминаний. Особенность же новой работы в том, что авторам удалось показать изменения в работе высшей нервной системы на нейронном уровне - и главное здесь то, что появление новой ассоциации, необходимость связать привычный объект с новыми условиями сказывается на активности единичных нейронов. Очевидно, комбинируя активность различных групп специальных нейронов, отвечающих каждая за свой образ, мозг в состоянии запомнить уникальное событие в нашей жизни, которого не было в прошлом и которое не повторится в будущем.

Другие интересные новости:

▪ Прибор для лечения комариных укусов

▪ Младенцы плачут на родном языке

▪ Перец против соли

▪ Язык шимпанзе

▪ Гигантские бури на полюсе Юпитера

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта И тут появился изобретатель (ТРИЗ). Подборка статей

▪ статья Сто лет одиночества. Крылатое выражение

▪ статья Кто такие Эль-Ниньо и Ла-Нинья? Подробный ответ

▪ статья Аралия маньчжурская. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Автосторож на одной микросхеме. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Мощные выпрямительно-ограничительные диоды серии КД2972. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026