Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №41/2004

РАБОЧИЕ ТЕТРАДИ

Продолжение. Начало см. в № 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26,
29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36>, 37, 38, 39, 40/2004

Урок 32. Жиры

Жирами называют сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот:

где R, R' и R'' – углеводородные радикалы высших карбоновых (жирных) кислот, преимущественно от С3 до С17. Карбоновые кислоты могут быть различными, но всегда нормального строения и, как правило, с четным числом атомов углерода.
Жиры – главная составная часть жировых клеток животных и растений – являются одним из важнейших пищевых резервов организма. При окислении жиров выделяется значительно больше энергии, чем при окислении углеводов и белков.
Три наиболее распространенные в природе жирные кислоты – это предельные кислоты: пальмитиновая (С16), стеариновая (С18) – и непредельная олеиновая (С18) кислота. У большинства ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав жиров, масел и биологических мембран, преобладающим является цисизомер, трансизомер встречается редко. Чем выше степень ненасыщенности жирной кислоты, тем ниже ее температура плавления (табл. 16).

Таблица 16

Наиболее распространенные в биообъектах жирные кислоты

Структурная формула Название Температура плавления, °С

Насыщенные жирные кислоты

СН3(СН2)10СООН
СН3(СН2)12СООН
СН3(СН2)14СООН
СН3(СН2)16СООН
СН3(СН2)18СООН
Лауриновая10
Миристиновая
10
Пальмитиновая
10
Стеариновая
10
Арахиновая
4410
58
10
63
10
70
10
77
10

Ненасыщенные жирные кислоты

СН3(СН2)5СН=СН(СН2)7СООН
СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН
СН3(СН2)4(СН=СНСН2)2(СН2)6СООН
СН3СН2(СН=СНСН2)3(СН2)6СООН
СН3(СН2)4(СН=СНСН2)4(СН2)2СООН
Пальмитин-олеиновая10
Олеиновая
10
Линолевая
10
Линоленовая
10
Арахидоновая
–110
16
10
–5
10
–11
10
–4910

Названия жиров. Природные жиры (триацилглицерины) являются триэфирами глицерина и жирных кислот. Обычное название этих соединений – триглицериды. Известны не только глицериды одинаковых кислот (простые глицериды), но и преимущественно разных кислот (смешанные глицериды). Например:

Животные жиры содержат главным образом глицериды предельных кислот и являются твердыми веществами. Растительные жиры, часто называемые маслами, содержат глицериды непредельных карбоновых кислот. Это, например, жидкие подсолнечное, конопляное и льняное масла.

Сельскохозяйственные культуры, из которых получают растительные масла


Сельскохозяйственные культуры,
из которых получают растительные масла

Химические свойства жиров

Жиры под влиянием ферментов или в присутствии кислотных катализаторов гидролизуются с образованием глицерина и карбоновых кислот:

Гидролиз жиров в щелочной среде дает глицерин и растворимые соли карбоновых кислот:

В результате окисления жиров наряду с освобождением энергии образуется довольно много воды. При недостатке питьевой воды это позволяет легче переносить жажду:

Гидрирование жиров – превращение жидких растительных масел в твердые жиры – имеет большое значение для пищевых целей. Так в промышленности получают маргарин:

Задача. Напишите структурные формулы всех возможных триглицеридов, образованных остатками (по одному) олеиновой, пальмитиновой и стеариновой кислот.

Решение

Возможны три варианта, различающиеся расположением остатков названных кислот при центральном атоме С-2 глицерина:

УПРАЖНЕНИЯ

1. 2-Олеил-1,3-дистеарилглицерин, содержащийся в кокосовом масле, гидрируют 2, Pt) по двойной связи в тристеарин. Напишите уравнение реакции гидрирования. Укажите, какому веществу соответствует температура плавления +43 °С и какому +72 °С.




2. Дайте названия жирам, образованным глицерином и: а) линолевой кислотой;
б) пальмитин-олеиновой кислотой; в) комбинацией этих двух кислот. Приведите их структурные формулы.




3. Какие жирные кислоты образуются при гидролизе 2-линолеил-1,3-диолеилглицерина? Какой другой триацилглицерин дает такие же жирные кислоты и в той же пропорции? Составьте уравнение реакции гидролиза одного из этих жиров.




4. Напишите две возможные формулы жира, имеющего в молекуле 57 атомов углерода и вступающего в реакцию с бромом в мольном соотношении 1:2.




5. При сгорании 1 моль жира образуется 57 моль углекислого газа и 54 моль воды. Напишите две возможные формулы жира, образованного кислотами с четным числом углеродных атомов.




6. Образец жира может вступить в реакцию с 0,4 моль водорода. Продукт гидрирования вступает в реакцию гидролиза с 0,6 моль NaOH, при этом образуется соль только одной кислоты, масса соли равна 183,6 г. Вычислите относительную молекулярную массу жира и приведите одну из возможных его формул.




7. Образец жира вступает в реакцию кислотного гидролиза. Масса продуктов гидролиза на 2,7 г больше массы исходного жира. В результате гидролиза образовалась только одна кислота массой 38,4 г. Вычислите молекулярную масcу жира и приведите одну из возможных его формул.




Ответы на упражнения к теме 2

Урок 32

1.

2.

3.

Другой возможный триацилглицерин:

4. Углеродный состав молекулы жира складывается из трех атомов С глицерина и трех остатков карбоновых кислот Сх, Су, Сz. Причем 3 + х + у + z = 57. Если х = у = z, то 3х = 54, х = 18, или в молекуле кислотной компоненты жира 18 атомов С. Кроме того, в формуле жира должны содержаться две двойные связи:

5. Поскольку из 1 моль жира образуется 57 моль СО2, в молекуле этого жира 57 атомов С (ср. с упражнением 4). Число атомов Н в формуле жира: 2•54 = 108. За вычетом 5 атомов Н остатка глицерина на три остатка кислоты приходится 103 атома Н: 35 + 35 + 33 и др.
Две возможные формулы жира:

6. При гидролизе жиров на связывание образующихся кислот в виде солей расходуется трехкратное мольное количество щелочи. Поэтому (жира) = 1/3(NaOH) = 0,2 моль.
Расход водорода в реакции гидрирования: 2) = 0,4 моль – свидетельствует о том, что в молекуле жира имеется две двойные связи. Количество вещества соли, образующейся при гидролизе, nH2n+1COONa) = 0,6 моль, ее масса m(соли) = 183,6 г.
Молярная масса соли:

М(соли) = m/ = 183,6/0,6 = 306 г/моль.

Подставим значения атомных масс элементов в общую формулу соли СnH2n+1COONa (сумма Аr элементов формулы равна Мr(соли)) и найдем n:

12n + 2n + 1 + 44 + 23 = 306, 14n = 238, n = 17.

Возможная формула жира:

7. Прибавка по массе продуктов гидролиза обусловлена присоединившейся водой. Причем количество вещества воды (в моль) в три раза больше количества вещества гидролизуемого жира: 2О) = 3(жира).
А вот количества веществ гидролизной воды и образующейся кислоты одинаковы:
2О) = (RCOOH).
Проведем необходимые расчеты:

2О) = m/M = 2,7/18 = 0,15 моль;

М(RCOOH) = 38,4/0,15 = 256 г/моль, R = С15Н31;

М(жира) = 3М15Н31СООН) + М(глицерина) – 3М2О) = = 3•256 + 92 – 54 = 806 г/моль.

Формула жира: