Grăsimi: structură, proprietăți și exemple. Alcooli polihidroxilici
Eteri complexi. Grasimi.
Am considerat deja o clasă de substanțe numite eteri. Acum luați în considerare esteri.
Există ceva în comun între eteri și esteri.
Eteri
Ambii sunt compuși organici ale căror molecule constau din radicali de hidrocarburi legați de atomi de oxigen.
Pentru eteri, formula corectă este: R-O-R sau R1-O-R2.
În eteri ca radicali de hidrocarburi ( R, R1, R2) există întotdeauna reziduuri de alcooli.
Un exemplu de eter este dietileterul C2H5-O-C2H5, este format din două reziduuri Alcool etilic legat de un atom de oxigen.
Esteri
În cazul esterilor, unul dintre radicali este de asemenea reziduu de alcool(sau fenol). Iar al doilea radical este restul unora acizi. Acidul poate fi organic sau mineral.
Alcoolii și fenolii reacționează cu acizii pentru a se forma esteri:
Educația de reacție ester din acid și alcool (sau fenol) se numește reacție de esterificare.
Esteri ai acizilor carboxilici
Dacă oricare dintre acizii carboxilici participă la reacția de esterificare ca acid, atunci rezultatul este esterii acizilor carboxilici.
Sau în vedere generala:
Reacțiile de formare a eterului sunt extrem de importante pentru natura vie, deoarece toate grăsimile, uleiurile și cerurile naturale sunt esteri ai acizilor carboxilici și ai alcoolilor.
Grasimi
Grasimi reprezinta esteri ai acizilor carboxilici superiori (grași) și ai alcoolului trihidroxilic glicerol .
Iată o schemă pentru formarea unui ester de glicerol și acid stearic:
În grăsimile naturale, aceeași moleculă de glicerol este de obicei esterificată cu doi sau trei acizi grași diferiți. Doar câțiva acizi grași participă la formarea tuturor grăsimilor naturale. Grăsimile naturale sunt întotdeauna amestecuri.
Grasimile sunt solide dacă acizii care le formează sunt saturate(limitatoare), cum ar fi acidul stearic, palmitic sau miristic.
Cu cât grăsimile conțin mai multe reziduuri de acizi nesaturați (nesaturați), cum ar fi oleic, linoleic, lenolenic, cu atât punctul lor de topire este mai scăzut și consistența lor va fi mai lichidă.
Grăsimile animale sunt bogate în principal în reziduuri de acizi grași saturati. Prin urmare, sunt mai dure decât uleiurile vegetale.
Uleiurile vegetale, din punct de vedere chimic, sunt și grăsimi., adică esterii acizilor grași și ai glicerolului. Dar în compoziția lor există un număr relativ mare de reziduuri acizi grași nesaturați.
Există, desigur, destule excepții de la această regulă. De exemplu, untul de cacao, untul de shea, uleiul de nucă de cocos au o consistență destul de solidă, dar se mai numesc în mod tradițional uleiuri. În același timp, duritatea lor sugerează că, de regulă, compoziția lor este bogată în reziduuri de acizi grași saturati. Cu toate acestea, chiar și aici există excepții. De exemplu, în uleiul de palmier vegetal lichid („copra”), predomină reziduurile acide saturate.
Hidrogenarea grăsimilor
Acizii grași nesaturați conțin duble legături între atomii de carbon, reacţionează mai ușor, oxidează și, prin urmare, se strica mai repede.
Pentru ca uleiurile vegetale și grăsimile animale lichide să aibă o rezistență chimică mai mare și un termen de valabilitate mai lung, acestea sunt supuse la hidrogenare.
Hidrogenarea grăsimilor este adăugarea catalitică de hidrogen la esterii glicerolului și acizilor grași nesaturați.
Grăsimile lichide se transformă în cele solide datorită adăugării de hidrogen la locul unei duble legături între atomii de carbon din moleculele de acid nesaturate esterificate. Acizii nesaturați după această procedură devin saturați (saturați).
Astfel, margarina solidă comestibilă se obține din ulei vegetal lichid.
Obținerea săpunului din grăsimi (saponificarea grăsimilor).
Esterii sunt insolubili (sau aproape insolubili) în apă. Se dizolvă în solvenți organici.
În apă, esterii pot fi supuși hidrolizei, adică. degradare în ioni, cu formarea ulterioară de acid și alcool din acești ioni.
Viteza acestei reacții va crește decisiv cu o cantitate suficientă de ioni de hidroxil în apă ( EL).
Când grăsimile sunt încălzite cu alcalii, esterii sunt împărțiți pentru a forma un alcool și o sare acidă:
Reacția de hidroliză alcalină a esterilor se numește reacție de saponificare. Și sărurile de sodiu și potasiu rezultate ale acizilor grași superiori sunt numite săpunuri.
De exemplu: C 17 H 35 COONa- stearat de sodiu, S 15 H 31 SOOK- palmitat de potasiu.
Săpunurile de sodiu sunt solide, săpunurile de potasiu sunt lichide.
DEFINIȚIE
Grasimi- esteri ai acizilor carboxilici superiori si ai glicerolului.
Grăsimile și uleiurile (grăsimile lichide) sunt compuși naturali importanți. Toate grăsimile și uleiurile vegetale sunt compuse aproape în întregime din esteri de glicerol (trigliceride). În acești compuși, glicerolul este esterificat cu acizi carboxilici superiori.
Grăsimile au o formulă generală:
Aici R, R', R'' sunt radicali hidrocarburi.
Cele trei grupări hidroxo ale glicerolului pot fi esterificate fie cu un singur acid, cum ar fi palmitic sau oleic, fie cu doi sau trei acizi diferiți:
Principalii acizi limitatori care formează grăsimi sunt palmitic C 15 H 31 COOH și stearic C 17 H 35 COOH; principalii acizi nesaturați sunt oleic C 17 H 33 COOH și linoleic C 17 H 31 COOH.
Proprietățile fizice ale grăsimilor
Grăsimile formate din acizii saturați sunt solide, iar grăsimile nesaturate sunt lichide. Toate grăsimile sunt foarte slab solubile în apă.
Îngrășarea
Grăsimile sunt obținute prin reacția de esterificare dintre alcoolul trihidroxilic glicerol și acizii carboxilici superiori:
Proprietățile chimice ale grăsimilor
Printre reacțiile grăsimilor, un loc special îl ocupă hidroliză, care poate fi efectuată prin acțiunea atât a acizilor, cât și a bazelor:
a) hidroliza acidă
b) hidroliza alcalină
Pentru uleiuri (grăsimi lichide), reacțiile de adiție sunt caracteristice:
- hidrogenare (reacția de hidrogenare (hidrogenare) stă la baza producerii margarinei)
- bromurare
Măsura de nesaturare a reziduurilor acide care fac parte din grăsimi este numărul de iod, exprimat prin masa de iod (în grame), care poate fi adăugat prin duble legături la 100 g de grăsime. Cifra de iod este importantă atunci când se evaluează uleiurile uscate.
Uleiurile (grăsimile lichide) suferă, de asemenea, reacții de oxidare și polimerizare.
Utilizarea grăsimilor
Grăsimile sunt utilizate pe scară largă în Industria alimentară, farmaceutice, în producția de uleiuri și diverse produse cosmetice, în producția de lubrifianți.
Exemple de rezolvare a problemelor
EXEMPLUL 1
| Exercițiu | Uleiul vegetal cu o greutate de 17,56 g a fost încălzit cu 3,36 g hidroxid de potasiu până când stratul de ulei a dispărut complet. Sub acțiunea unui exces de apă de brom asupra soluției obținute în urma hidrolizei se formează un singur derivat de tetrabrom. Setați formula posibilă pentru grăsime. |
| Soluţie | Să scriem în formă generală ecuația hidrolizei grăsimilor: Pentru 1 mol de grăsime în timpul hidrolizei, există 3 moli de hidroxid de potasiu. Să aflăm cantitatea de substanță hidroxid de potasiu și grăsime, în plus, cantitatea de grăsime este de trei ori mai mică: Cunoscând cantitatea și masa de grăsime, puteți găsi masa molară a acesteia: Trei radicali de hidrocarburi R ai acizilor reprezintă 705 g/mol: Știind că s-a obținut un singur derivat tetrabromo, putem concluziona că toate reziduurile acide sunt aceleași și conțin câte 2 legături duble. Apoi obținem că fiecare radical conține 17 atomi de carbon, acesta este radicalul acidului linoleic: Formula posibilă pentru grăsimi: |
| Răspuns | Grăsimea țintă este tilinolena |
EXEMPLUL 2
| Exercițiu | Scrieți două formule posibile pentru o grăsime care are 57 de atomi de carbon într-o moleculă și reacționează cu iodul într-un raport de 1:2. Compoziția grăsimii conține reziduuri de acizi cu un număr par de atomi de carbon. |
| Răspuns | unde R, R’, R” sunt radicali de hidrocarburi care conțin un număr impar de atomi de carbon (un alt atom din restul acid face parte din grupa -CO-). Trei radicali de hidrocarburi reprezintă 57-6 = 51 atomi de carbon. Se poate presupune că fiecare dintre radicali conține 17 atomi de carbon. |
Cei mai importanți reprezentanți ai esterilor sunt grăsimile.
Grăsimi, uleiuri
Grasimi- aceștia sunt esteri ai glicerolului și monoatomici superioare. Denumirea comună astfel de compuşi sunt trigliceride sau triacilgliceroli, în care acil este un rest de acid carboxilic -C(O)R. Compoziția trigliceridelor naturale include reziduuri de acizi saturați (palmitic C 15 H 31 COOH, stearic C 17 H 35 COOH) și acizi nesaturați (oleic C 17 H 33 COOH, linoleic C 17 H 31 COOH). Acizii carboxilici superiori, care fac parte din grăsimi, au întotdeauna un număr par de atomi de carbon (C 8 - C 18) și un reziduu de hidrocarbură neramificată. Grăsimile și uleiurile naturale sunt amestecuri de gliceride ale acizilor carboxilici superiori.
Compoziția și structura grăsimilor pot fi reflectate de formula generală:
Esterificarea- reacţia de formare a esterilor.
Compoziția grăsimilor poate include reziduuri de acizi carboxilici atât saturați, cât și nesaturați în diferite combinații.
ÎN conditii normale grăsimile care conțin reziduuri de acizi nesaturați în compoziția lor sunt cel mai adesea lichide. Ei sunt numiti, cunoscuti uleiuri. Practic, acestea sunt grăsimi de origine vegetală – uleiuri din semințe de in, cânepă, floarea soarelui și alte uleiuri (cu excepția uleiurilor de palmier și de cocos – solide în condiții normale). Mai puțin frecvente sunt grăsimile lichide de origine animală, cum ar fi uleiul de pește. Majoritatea grăsimilor naturale de origine animală în condiții normale sunt substanțe solide (fuzibile) și conțin în principal reziduuri de acizi carboxilici saturați, cum ar fi grăsimea de oaie.
Compoziția grăsimilor determină proprietățile lor fizice și chimice.
Proprietățile fizice ale grăsimilor
Grăsimile sunt insolubile în apă, nu au un punct de topire clar și se extind semnificativ atunci când sunt topite.
Starea agregată a grăsimilor este solidă, acest lucru se datorează faptului că grăsimile conțin reziduuri de acizi saturați, iar moleculele de grăsime sunt capabile de ambalare densă. Compoziția uleiurilor include reziduuri de acizi nesaturați în configurație cis, prin urmare, ambalarea densă a moleculelor este imposibilă, iar starea de agregare este lichidă.
Proprietăți chimice gras
Grăsimile (uleiuri) sunt esteri și se caracterizează prin reacții esterice.
Este clar că pentru grăsimile care conțin reziduuri de acizi carboxilici nesaturați, toate reacțiile compușilor nesaturați sunt caracteristice. Ele decolorează apa de brom, intră în alte reacții de adiție. Cea mai importantă reacție din punct de vedere practic este hidrogenarea grăsimilor. Esterii solizi se obțin prin hidrogenarea grăsimilor lichide. Această reacție este cea care stă la baza producerii margarinei, o grăsime solidă din uleiurile vegetale. În mod convențional, acest proces poate fi descris prin ecuația reacției:
Toate grăsimile, ca și alți esteri, sunt supuse hidrolizei:
Hidroliza esterilor este o reacție reversibilă. Pentru a forma produși de hidroliză, se realizează într-un mediu alcalin (în prezența alcalinelor sau a Na 2 CO 3 ). În aceste condiții, hidroliza grăsimilor se desfășoară reversibil și duce la formarea sărurilor acizilor carboxilici, care sunt numite. grăsimile dintr-un mediu alcalin se numesc saponificarea grăsimilor.
Când grăsimile sunt saponificate, se formează glicerol și săpunuri - săruri de sodiu și potasiu ale acizilor carboxilici superiori:
Saponificarea- hidroliza alcalina a grasimilor, obtinerea sapunului.
săpunuri- amestecuri de săruri de sodiu (potasiu) ale acizilor carboxilici limitatori superioare (săpun de sodiu - solid, potasiu - lichid).
Săpunurile sunt agenți tensioactivi (abreviați ca surfactanți, detergenți). Efectul detergent al săpunurilor se datorează faptului că săpunurile emulsionează grăsimile. Săpunurile formează micelii cu poluanți (condiționat, acestea sunt grăsimi cu diverse incluziuni).
Partea lipofilă a moleculei de săpun se dizolvă în poluant, în timp ce partea hidrofilă se află pe suprafața micelei. Micelele sunt încărcate cu același nume, prin urmare se resping reciproc, în timp ce poluantul și apa se transformă într-o emulsie (practic, aceasta este apă murdară).
Săpunul apare și în apă, ceea ce creează un mediu alcalin.
Săpunurile nu pot fi folosite în apă dură și de mare, deoarece stearații de calciu (magneziu) rezultați sunt insolubili în apă.
Grăsimile sunt esteri ai alcoolului trihidroxilic glicerol și ai acizilor carboxilici superiori, a căror formulă generală este prezentată pe diapozitiv.
Grăsimile, așa cum nu este surprinzător, aparțin esterilor. La formarea lor participă acidul stearic C 17 H 35 COOH (sau alți acizi grași apropiați acestuia ca compoziție și structură) și alcoolul trihidroxilic glicerolul C 3 H 5 (OH) 3. Iată cum arată diagrama de molecule a unui astfel de eter:
H2C-O-C(0)C17H35
HC-O-C(O)C17H35
H2C-O-C(O)C17H35 tristearină, ester de glicerol și acid stearic, tristearat de glicerol.
Grasimile au structura complexa– aceasta confirmă modelul moleculei de tristearat.
Proprietățile chimice ale grăsimilor: hidroliza și hidrogenarea grăsimilor lichide.
Pentru grăsimile care conțin reziduuri de acizi carboxilici nesaturați, toate reacțiile compușilor nesaturați sunt caracteristice. Cea mai importantă reacție de adăugare de importanță practică este hidrogenarea grăsimilor lichide . Această reacție stă la baza producției de margarină (grăsime solidă) din uleiul vegetal.
Toate grăsimile, ca și alți esteri, sunt supuse hidroliză .
Hidroliza grăsimilor are loc și în corpul nostru: atunci când grăsimile intră în organele digestive, acestea sunt hidrolizate sub influența enzimelor pentru a forma glicerol și acizi carboxilici. Produsele de hidroliză sunt absorbite de vilozitățile intestinale, iar apoi se sintetizează grăsimea, dar deja caracteristică acestui organism. Ulterior, ele sunt hidrolizate și oxidate treptat în dioxid de carbon și apă. Când grăsimile sunt oxidate în organism, un numar mare de energie. Pentru oamenii ocupați muncă fizică, energia cheltuită este cel mai ușor de compensat pentru alimentele grase. Grăsimile furnizează vitamine liposolubile și alte substanțe biologic active țesuturilor corpului.
În funcție de condiții, hidroliza are loc:
¾ Apă(fără catalizator, la temperatură și presiune ridicată).
¾ Acid(în prezența unui acid ca catalizator).
¾ Enzimatic(apare la organismele vii).
¾ Alcalin (sub acțiunea alcalinelor).
Hidroliza esterilor este o reacție reversibilă. Pentru a deplasa echilibrul către produșii de reacție, se efectuează într-un mediu alcalin (în prezența acizilor alcalini sau a carbonaților de metale alcaline, de exemplu, carbonat de sodiu).
