톱밥 설탕. 집에서 재미있는 화학 체험

톱밥 설탕. 화학 실험

재미있는 화학 실험

탄수화물은 실수로 이름을 얻었습니다. 그것은 지난 세기 중반에 일어났습니다. 그런 다음 설탕 물질의 분자는 화학식 C에 해당한다고 믿었습니다._m(N₂ㅁ)_n. 그 당시 알려진 모든 탄수화물은 이 척도에 적합하며 포도당 C의 공식은 다음과 같습니다.₆Н₁₂О₆ C로 작성₆(N₂ㅁ)₆.

그러나 나중에 규칙의 예외로 밝혀진 설탕이 발견되었습니다. 따라서 rhamnose 탄수화물의 명확한 대표자(또한 몰리쉬 반응)는 공식 C를 갖는다₆Н₁₂О₅. 그리고 전체 종류의 화합물 이름의 부정확성이 분명했지만 "탄수화물"이라는 용어는 이미 너무 익숙해 져서 변경하지 않았습니다. 그러나 오늘날 많은 화학자들은 "설탕"이라는 다른 이름을 선호합니다.

가수 분해, 즉 물로 분해하여 톱밥에서 설탕 중 하나를 얻으려고 노력할 것입니다. 이것은 매우 일반적인 화학 공정입니다. 톱밥 및 기타 목재 폐기물에는 탄수화물 섬유(셀룰로오스)가 포함되어 있습니다. 포도당은 가수 분해 공장에서 준비되며 다양한 방식으로 사용될 수 있습니다. 가장 자주 발효되어 많은 화학 합성의 시작 제품인 알코올로 전환됩니다. 화학 산업의 크고 독립적인 분야를 가수분해 산업이라고 합니다.

목재 가수 분해 과정을 재현하기 전에 그 본질이 무엇인지 이해하려고 노력합시다. 이를 위해 톱밥이 아닌 오이와 파편으로 시작하는 것이 더 편리할 것입니다.

신선한 오이를 씻어서 갈아서 즙을 짠다. 주스는 걸러낼 수 있지만 필수는 아닙니다.

시험관에 수산화구리 Cu(OH) 준비₂. 이렇게하려면 2-3ml의 수산화 나트륨 용액에 0,5-1 방울의 황산구리 용액을 첨가하십시오. 결과 침전물에 동량의 오이 주스를 넣고 시험관을 흔든다. 침전물이 용해되고 파란색 용액이 얻어집니다. 이러한 반응은 다가 알코올, 즉 여러 수산기를 포함하는 알코올에 대해 일반적입니다.

이제 생성된 파란색 용액이 있는 시험관을 끓일 때까지 가열합니다(또는 끓는 물에 넣습니다). 먼저 노란색으로 변한 다음 주황색으로 변하고 냉각 후 구리 산화물 Cu의 빨간색 침전물₂O. 이 반응은 다른 종류의 유기 화합물인 알데히드의 특징입니다. 이것은 오이 주스에 알데히드인 동시에 알코올인 물질이 있다는 것을 의미합니다. 이 물질은 구조상 알데하이드 알코올인 포도당입니다. 그녀 덕분에 오이는 달콤한 맛이납니다.

이 실험은 오이 주스로 할 필요가 없다고 생각할 것입니다. 포도, 당근, 사과, 배와 같은 다른 달콤한 주스와도 잘 작동합니다. 향수 가게에서 판매되는 오이 화장수를 가져갈 수도 있습니다. 그리고 물론 포도당 정제입니다.

이제 두 번째 예비 경험; 파편의 당화.

황산 용액 준비: 물 XNUMX부피에 진한 황산 XNUMX부피를 추가합니다(산에 물을 붓지 마십시오!). 용액이 담긴 시험관에 파편을 넣고 용액을 끓입니다. 동시에 파편이 타지 만 경험을 방해하지는 않습니다.

가열 후 가시를 제거하고 물 1-2ml와 함께 다른 시험관에 넣고 끓입니다. 이제 두 튜브 모두 포도당을 포함합니다. 용액에 황산동 XNUMX ~ XNUMX 방울을 추가하면이를 확인할 수 있으며 가성 소다 - 친숙한 파란색이 나타납니다. 이 용액을 끓이면 예상대로 구리 산화물 Cu의 붉은 침전물이₂O. 그래서 포도당이 발견되었습니다.

우리의 파편이 설탕에 절인다는 사실은 셀룰로오스의 가수분해 결과입니다(목재에서 차지하는 비율은 약 50%입니다). 전분의 가수분해와 마찬가지로 이 과정에서 황산은 소모되지 않고 촉매 역할을 한다.

마지막으로 제목에서 약속했던 주요 경험인 톱밥으로 설탕 만들기에 도달합니다.

도자기 컵에 톱밥 2~3큰술을 붓고 물로 적십니다. 물을 조금 더 넣고 미리 준비한 황산용액(1:1)을 동량 넣고 액상 슬러리를 잘 섞는다. 뚜껑을 닫고 가스 렌지 오븐(또는 러시안 오븐)에 약 XNUMX시간 동안 넣습니다.

그런 다음 컵을 꺼내고 물을 맨 위에 붓고 저어줍니다. 용액을 여과하고 이산화탄소 기포가 더 이상 방출되지 않을 때까지 으깬 분필 또는 석회수를 추가하여 여액을 중화합니다. 중화의 끝은 리트머스 테스트 또는 수제 지시약 중 하나로 액체를 테스트하여 판단할 수도 있습니다. 지시약을 반응 물질에 직접 떨어뜨릴 필요는 없습니다. 문자 그대로 2~3방울의 샘플을 채취하여 유리판이나 작은 시험관에 넣어야 합니다.

컵의 내용물을 우유 병에 붓고 액체를 흔든 다음 몇 시간 동안 그대로 두십시오. 산을 중화하는 동안 형성된 황산칼슘은 바닥에 가라앉고 포도당 용액은 위에 남습니다. 깨끗한 컵(가급적 유리 막대 위)에 조심스럽게 붓고 여과합니다.

마지막 작업은 수조에서 물을 증발시키는 것입니다. 그 후에 밝은 노란색 포도당 결정이 바닥에 남아 있습니다. 그들은 맛볼 수 있지만 제품이 충분히 순수하지 않습니다.

따라서 황산 용액을 사용한 톱밥 펄프화, 산 중화, 여과 및 증발의 네 가지 작업을 완료했습니다. 이것은 가수 분해 공장에서 포도당을 얻는 방법입니다. 물론 도자기 컵이 아닙니다 ...

그리고 우리는 별 어려움 없이 또 다른 산업 공정을 재현할 수 있습니다. 하나의 설탕을 다른 두 개의 설탕으로 바꾸는 것입니다.

장기간 보관하면 수제 잼이 설탕에 절인 경우가 많습니다. 이것은 설탕이 시럽에서 결정화되기 때문입니다. 상점에서 판매되는 잼을 사용하면 그러한 불행이 훨씬 덜 발생합니다. 사실 통조림 공장에서는 사탕무 또는 지팡이 설탕 외에도 자당 C₁₂H₂₂O₁₁, 예를 들어 전화당과 같은 다른 설탕 물질도 사용됩니다. 설탕 반전이란 무엇이며 그것이 무엇을 초래하는지 다음 경험을 통해 배우게 될 것입니다.

약한 설탕 용액 10-20g을 시험관이나 유리에 붓고 묽은 염산 몇 방울을 추가합니다. 그 후 용액을 끓는 수조에서 XNUMX~XNUMX분 동안 가열한 다음 산을 바람직하게는 탄산마그네슘 MgCO로 중화합니다.₃. 약국에서는 약간 더 복잡한 구성의 물질인 소위 백색 마그네시아를 판매합니다. 그녀도 맞습니다. 극단적인 경우에는 NaHCO 음료수를 섭취할 수 있습니다.₃, 그러나 식탁 용 소금은 용액에 남아있어 어떻게 든 설탕과 조화를 이루지 못합니다 ...

이산화탄소 거품이 멈추면 액체를 가라앉히십시오. 만일을 대비하여 산이 완전히 중화되었는지 여부를 지시약으로 확인하십시오. 침전 된 액체를 배출하고 맛보십시오. 원래 용액보다 덜 달콤 해 보일 것입니다 (비교를 위해 원래 설탕 용액을 조금 남겨 둡니다).

완성 된 용액에는 자당이 거의 남지 않았지만 포도당과 과당이라는 두 가지 새로운 물질이 나타났습니다. 이 과정을 당 반전이라고 하며, 그 결과 혼합물을 반전당이라고 합니다.

그리고 여기서 궁금한 점이 있습니다. 겉으로 보기에는 반응을 감지할 수 있는 것이 없습니다. 그리고 색상, 볼륨, 환경의 반응은 동일하게 유지됩니다. 가스나 침전물이 방출되지 않습니다. 그럼에도 불구하고 반응은 계속되며 이를 감지하는 데 광학 기기만 필요합니다. 설탕은 광학 활성 물질입니다. 용액을 통과하는 편광 광선이 편광 방향을 변경합니다. 그들은 설탕이 편광면을 한 방향 또는 다른 방향으로 그리고 매우 명확한 각도로 회전한다고 말합니다. 따라서 자당은 편광면을 오른쪽으로 회전시키고 가수분해 생성물인 포도당과 과당은 왼쪽으로 회전시킵니다. 따라서 "반전"(라틴어로 "역전")이라는 단어가 있습니다.

그러나 우리 마음대로 사용할 수 있는 광학 기기가 없기 때문에 섭취한 설탕이 실제로 변화를 겪었는지 화학적 수단으로 확인하려고 노력합시다. 초기 및 결과 설탕 용액에 메틸렌 블루 용액 몇 방울 (만년필의 경우 파란색 잉크를 사용할 수 있음)과 약한 알칼리 용액을 추가하십시오. 시험 용액을 수조에서 가열합니다. 일반 설탕을 넣은 시험관에서는 아무런 변화가 일어나지 않지만 전화당을 넣은 시험관의 내용물은 거의 무색이 됩니다.

전화당은 일반 설탕보다 결정화되는 경향이 훨씬 적습니다. 수조에서 용액을 조심스럽게 증발시키면 꿀처럼 보이는 걸쭉한 시럽을 얻을 수 있습니다. 냉각 후 결정화되지 않습니다.

그건 그렇고, 사랑하는 벌꿀의 XNUMX/XNUMX은 전화당과 같은 탄수화물 인 포도당과 과당으로 구성됩니다. 인공 꿀도 전화당을 기본으로 만들어집니다. 물론 우리 시럽은 꿀과 다르며 주로 냄새가 없다는 점에서 크게 다릅니다. 그러나 약간의 천연 꿀을 추가하면 이러한 단점을 부분적으로 제거할 수 있습니다.

하지만 집에서 비결정 시럽을 더 만들어서 잼을 만들어보는 건 어떨까요? 아아, 이물질로부터의 완전한 정제는 어렵고, 완료할 수 있다는 보장도 없습니다. 어쨌든 위험할만한 가치가 없습니다.

저자: Olgin O.M.

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