Cukier to substancja powszechnie spotykana w kuchni, wykorzystywana do słodzenia napojów i potraw. Czy słowo cukier używane w życiu codziennym oznacza to samo w języku chemicznym? Czy cukier jest zawsze słodki?

Już wiesz

że cukry są niezbędnym elementem codziennej diety człowieka.

Nauczysz się

jakie atomy pierwiastków wchodzą w skład cząsteczek cukrów;
dokonywać podziału cukrów na proste i złożone;
jaki jest wzór sumaryczny glukozy i fruktozy;
jakie są właściwości i zastosowanie glukozy.

iJHixbGkHm_d5e195

1. Budowa i podział cukrów

Tłuszcze i białka to ważne elementy naszej codziennej diety. Do tych istotnych biologicznie substancji zaliczamy również cukrycukry (sacharydy)cukry nazywane sacharydami. Związki te są zbudowane z atomów węgla, wodoru i tlenu.

Ciekawostka

Cukry były nazywane także węglowodanami. Choć wiadomo dziś, że nazwa węglowodany** nie ma uzasadnienia, stosuje się ją nadal wymiennie z nazwami cukry i sacharydy . Skąd się ona wywodzi? Związki zaliczane do węglowodanów określano ogólnym wzorem $C_{n} H_{2m} O_{m}$ . Stosunek liczby atomów wodoru do tlenu w ich cząsteczkach wynosi 2:1 – tak jak w cząsteczce wody. Okazuje się jednak, że niektóre związki chemiczne również spełniają ten wzór, a nie należą do cukrów. Przykładem jest znany już kwas octowy o wzorze ${CH}_{3} COOH (C_{2} H_{4} O_{2})$ .

Ze względu na budowę cukry dzielimy na proste i złożone.

R539fcBAdX6sK1

Podział cukrów — Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

iJHixbGkHm_d5e241

2. Glukoza

Jednym z najbardziej rozpowszechnionych w przyrodzie cukrów prostych jest glukozaglukozaglukoza – jeden z produktów procesu fotosyntezy.

RZfDhnoTfEK4Y1

Źródło: vibe_crc (https://www.freesound.org), Dave Welsh (https://www.freesound.org), cdk (http://ccmixter.org), Tomorrow Sp. z o.o., Andrzej Bogusz, Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY 3.0.

Gdzie występuje glukoza?

Ry9ZaM99Xc4891

Źródło: Tomorrow Sp.z o.o., Nils Mulvad (https://www.flickr.com), licencja: CC BY 3.0.

Jak jest zbudowana cząsteczka glukozy?

Wzór sumaryczny glukozy to $C_{6} H_{12} O_{6.}$ Ten wzór opisuje również inne związki. Dlatego w chemii organicznej najczęściej podaje się wzory strukturalne, półstrukturalne lub szkieletowe.

RE9EvjniVArad

Budowa glukozy
a) Wzór strukturalny glukozy; b) Model cząsteczki glukozy;

Jakie właściwości ma glukoza?

Wykonajmy doświadczenie.

Badanie właściwości glukozy

Doświadczenie 1

Problem badawczy

Jakie właściwości ma glukoza?

Hipoteza

Glukoza jest substancją stałą, dobrze rozpuszczalną w wodzie.

Co będzie potrzebne

glukoza,
etanol,
woda,
uniwersalny papierek wskaźnikowy,
szkiełko zegarkowe,
bagietka,
probówki.

Instrukcja

Określ właściwości glukozy: stan skupienia, kolor i zapach.
Do jednej probówki nalej wody, a do drugiej – etanolu. Zbadaj rozpuszczalność glukozy w tych rozpuszczalnikach.
Zbadaj odczyn roztworu glukozy.

Podsumowanie

W wyniku doświadczenia otrzymano następujące wyniki:

Glukoza
GLUKOZA
stan skupienia	kolor	zapach	rozpuszczalność w wodzie	rozpuszczalność w etanolu	zabarwienie uniwersalnego papierka wskaźnikowego
stały	biały	bezwonny	dobrze się rozpuszcza	nie rozpuszcza się	nie zmienia zabarwienia

Glukoza jest białą, krystaliczną substancją. Dobrze rozpuszcza się w wodzie, ale nie rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych. Wodny roztwór glukozy ma odczyn obojętny.

Reakcja rozpoznawcza glukozy

Doświadczenie 2

Problem badawczy

Czy glukoza reaguje ze świeżo wytrąconym wodorotlenkiem miedzi(II)?

Hipoteza

W wyniku reakcji glukozy z wodorotlenkiem miedzi(II) powstaje charakterystyczne zabarwienie.

Co będzie potrzebne

wodny roztwór glukozy,
siarczan(VI) miedzi(II),
zasada sodowa,
zlewka,
woda,
palnik,
trójnóg,
probówka.

Instrukcja

Do roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) dodaj kilka cmIndeks górny 3 zasady sodowej.
Otrzymany w ten sposób niebieski galaretowany osad to wodorotlenek miedzi(II).
Świeżo strącony wodorotlenek miedzi(II) dodaj do roztworu glukozy.
Mieszaninę ogrzewaj w zlewce z gorącą wodą.
Obserwuj zachodzące zmiany.

Podsumowanie

W wyniku doświadczenia niebieskie zabarwienie wodorotlenku miedzi(II) zanika i pojawia się ceglastoczerwony osad.
Jakie reakcje zaszły podczas doświadczenia?
W wyniku reakcji siarczanu(VI) miedzi(II) z zasadą sodową powstaje wodorotlenek miedzi(II).

CuS O_{4} + 2NaOH → Cu(OH)_{2} + {Na}_{2} S O_{4}

W wyniku ogrzewania wodorotlenek miedzi(II) rozkłada się na tlenek miedzi(II) i wodę.

Cu(OH)_{2} \overset{temp}{\to} CuO + H_{2} O

wodorotlenek miedzi(II) \overset{temp}{\to} tlenek miedzi(II) + woda

Glukoza reaguje z tlenkiem miedzi(II).

C_{6} H_{12} O_{6} + 2CuO \overset{temp}{\to} C u_{2} O + C_{6} H_{12} O_{7}

glukoza + tlenek miedzi (II) \overset{temp}{\to} tlenek miedzi(I) + kwas glukonowy

Reakcja ta nazywana jest próbą Trommerapróba Trommerapróbą Trommera. Glukoza ma właściwości redukujące.

RKaouCm0DBKQw1

Zastosowanie glukozy — Źródło: Dariusz Adryan, kaboompics (https://pixabay.com), DMead (https://pixabay.com), frolicsomepl (https://pixabay.com), 7854 (https://pixabay.com), 4maz (https://pixabay.com), kaboompics (https://pixabay.com), stux (https://pixabay.com), licencja: CC BY 3.0.

iJHixbGkHm_d5e455

3. Fruktoza

Drugim najbardziej znanym cukrem prostym jest fruktozafruktozafruktoza. Jej wzór sumaryczny jest identyczny jak wzór glukozy $C_{6} H_{12} O_{6}$ , ale różni się od niej strukturą.

RrFzPTjlHfAXc

Budowa fruktozy
a) Wzór strukturalny fruktozy; b) Model cząsteczki fruktozy

Fruktoza występuje m.in. w owocach i miodzie. Jest najsłodszym i najlepiej rozpuszczalnym cukrem w wodzie. Podobnie jak glukoza, jest substancją bezwonną.

R6veTlQ9TWTOs1

iJHixbGkHm_d5e498

Podsumowanie

Cukry – nazywane również sacharydami – to związki zbudowane z atomów węgla, wodoru i tlenu.
Cukry dzielimy na proste i złożone.
Do cukrów prostych zaliczamy m.in. glukozę i fruktozę. Związki te mają identyczny wzór sumaryczny – $C_{6} H_{12} O_{6}$ , ale różnią się strukturą.
Glukoza jest białą substancją krystaliczną, która dobrze rozpuszcza się w wodzie. Jej wodny roztwór ma odczyn obojętny.
Glukoza jest produktem procesu fotosyntezy.
W wyniku reakcji glukozy z wodorotlenkiem miedzi(II) pod wpływem temperatury powstaje ceglastoczerwony osad. Jest to reakcja rozpoznawcza dla glukozy.

Praca domowa

Polecenie 1.1

Jak dzielimy cukry? Przedstaw podział w postaci schematu.

Polecenie 1.2

Narysuj i opisz schemat procesu fotosyntezy.

Polecenie 1.3

W dostępnych źródłach wyszukaj informacje na temat znaczenia glukozy w organizmie człowieka.

Polecenie 1.4

Zaprojektuj doświadczenie pozwalające wykryć glukozę w soku jabłkowym. Opisz przebieg doświadczenia, obserwacje i wnioski.

iJHixbGkHm_d5e576

Słowniczek

cukry (sacharydy)

związki chemiczne zbudowane z atomów węgla, wodoru i tlenu; dzielimy je na proste i złożone

glukoza

cukier prosty o wzorze sumarycznym $C_{6} H_{12} O_{6}$ ; produkt fotosyntezy; jest substancją stałą o słodkim smaku; dobrze rozpuszcza się w wodzie

fruktoza

cukier prosty o wzorze sumarycznym $C_{6} H_{12} O_{6}$ ; ma podobne właściwości do glukozy, ale jest od niej słodsza

próba Trommera

reakcja rozpoznawcza dla glukozy; reakcja z wodorotlenkiem miedzi(II), która zachodzi pod wpływem temperatury; w wyniku tej reakcji powstaje ceglastoczerwony osad

iJHixbGkHm_d5e667

Zadania

Ćwiczenie 1

RlBpKdiZDhf7Z1

Wskaż pierwiastki chemiczne, które wchodzą w skład cukrów.

węgiel
wodór
tlen
azot
siarka
fosfor

Źródło: Aneta Wojewoda, licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 2

R1GkKg0vq3hXw1

Uzupełnij luki w tekście. Wybierz właściwe określenia spośród podanych.

glukozę, skrobię, cukry proste, sacharozę, Sacharoza, dwucukry, Skrobia, wielocukry, Glukoza

Do cukrów prostych zaliczamy m.in. ........................ i fruktozę. ........................ należy do dwucukrów. Skrobia i celuloza to .........................

Źródło: Aneta Wojewoda, licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 3

RTApmvX9I71rB1

Istotą procesu fotosyntezy jest przemiana chemiczna dwutlenku węgla w cukier prosty – glukozę – w obecności światła i chlorofilu. W wyniku tego procesu powstaje również tlen cząsteczkowy, który jest wydzielany do środowiska. Produktem/produktami procesu fotosyntezy jest/są

glukoza i tlen.
dwutlenek węgla i woda.
tylko glukoza.
tylko tlen.

Źródło: Aneta Wojewoda, licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 4

RHhgsv7Uq4pXM1

Wybierz odczynnik, którego użyjesz, aby wykryć obecność glukozy oraz wskaż przewidywane efekty doświadczenia.

wodorotlenek miedzi(II); powstaje ceglastoczerwony osad
kwas azotowy(V); powstaje ceglastoczerwony osad
kwas azotowy(V); powstaje czarny osad
wodorotlenek miedzi(II); powstaje czarny osad

Źródło: Aneta Wojewoda, licencja: CC BY 3.0.

Białka – właściwości

Cukry – sacharoza

Cukry – glukoza i fruktoza

1. Budowa i podział cukrów

2. Glukoza

3. Fruktoza

Podsumowanie

Słowniczek

Zadania