Фізічныя і хімічныя ўласцівасці тлушчаў. Атрыманне тлушчаў і іх хімічныя ўласцівасці

У групу важных арганічных рэчываў - ліпідаў - нароўні са стэроідамі і воску ўваходзяць тлушчы. Іх змест у жывых клетках вагаецца ад 5 да 10% ад сухой масы клеткі. Гэтыя рэчывы вывучаюць, зыходзячы з асаблівасцяў іх малекулярнага будынка, якія і абумоўліваюць хімічныя ўласцівасці тлушчаў. Хімія арганічных злучэнняў разглядае гэтыя рэчывы як прадукт рэакцыі этерификации паміж трехатомным спіртам гліцэрынай і вышэйшымі лімітавымі або непредельные карбонавымі кіслотамі.

У дадзеным артыкуле мы вывучым не толькі іх прымяненне ў прамысловасці і значэнне, але таксама атрыманне тлушчаў і хімічныя ўласцівасці, характэрныя для дадзенага класа злучэнняў.

Гісторыя адкрыцця

Будынак было вывучана ў сярэдзіне 19 стагоддзя. Французскі хімік Э. Шеврель награваў іх з вадой у прысутнасці шчолачы і знайшоў у прадуктах рэакцыі малекулы тоўстых карбонавых кіслот і глицерола. М. Бертло правёў адваротную рэакцыю: пры награванні гліцэрыны з сумессю стеориновой і пальметиновой кіслот ён атрымаў трыглыцерыд - тлушч. На падставе гэтых эксперыментаў было зроблена заключэнне, што вывучаемыя рэчывы адносяцца да класа Эстэр. Хімічныя ўласцівасці тлушчаў пацвердзілі гэтую выснову.

Тлушчы - складаныя эфіры

Як было даказана досведамі М. Бертло і Э. Шевреля, трыгліцерыдаў ўяўляюць сабой Эстэр трехатомного спірту гліцэрыны і вышэйшых одноосновных карбонавых кіслот. Тлушч, які змяшчае стеориновую або пальметиновую кіслаты, з'яўляецца цвёрдым, напрыклад, ялавічны, свіны, барановы. Гэта жывёлы тлушчы. Калі ў склад трыгліцерыдаў ўваходзяць ненасычаныя тлустыя кіслоты - олеіновая, лінолевая, ліноленовая - такія тлушчы вадкія і называюцца алеямі (сланечнікавы, арахісавае, ільняны).

Хімічныя ўласцівасці тлушчаў адрозніваюцца ад іншых Эстэр яшчэ і тым, што ў склад іх малекул могуць уваходзіць адразу некалькіх розных карбонавых кіслот.

фізічныя ўласцівасці

Як натуральныя, так і сінтэтычныя, напрыклад, маргарын, трыгліцерыдаў маюць агульныя прыкметы. Галоўны з іх - гідрафобных, невысокая тэмпература плаўлення і нізкая ўдзельная шчыльнасць. Яны добра раствараюцца ў арганічных растваральніках, напрыклад, у бензоле, тетрахлорметане. Ўсе тлушчы лёгка ўбіраюцца кіпрымі або кудзелістымі матэрыяламі. Паводле тэорыі хімічнай будовы арганічных рэчываў М. Бутлерова, фізічныя і хімічныя ўласцівасці тлушчаў ўзаемазвязаны паміж сабой. Пацверджанне гэтага факту будзе прыведзена ніжэй.

Хімічныя рэакцыі трыгліцерыдаў

Колькасны і якасны склад малекулы тлушчу, а таксама яе прасторавая канфігурацыя пацвярджае факт прыналежнасці трыгліцерыдаў класу Эстэр. Іх галоўнае хімічнае ўласцівасць - гэта рэакцыя з вадой (гідроліз). Яна лёгка адбываецца ў прысутнасць каталізатараў - шчолачаў, аксідаў магнію, цынку або кальцыя. У прадуктах рэакцыі выяўляецца сумесь карбонавых кіслот і гліцэрыны. Бо рэакцыя тлушчаў з вадой зварачальная, у прамысловасці ствараюць умовы, пры якіх яна праходзіць да канца - у бок адукацыі глицерола і вышэйшых одноосновных карбонавых кіслот. Для гэтага ў рэактыўную сумесь пастаянна падаюць раствор шчолачы, а прадукты адразу выводзяць са сферы рэакцыі. Гэтыя прыёмы прадухіляюць магчымасць праходжання зваротнага працэсу, які прыводзіць да адукацыі тлушчу. Гідроліз шырока выкарыстоўваецца ў хіміі арганічнага сінтэзу для атрымання вышэйназваных рэчываў.

Рэакцыя шчолачнага омыления

Працягнем вывучаць арганічныя рэчывы - складаныя эфіры. Тлушчы, хімічныя ўласцівасці якіх прадстаўлены рэакцыяй гідролізу, здольныя таксама ўступаць ва ўзаемадзеянне з шчолачамі. Гэтая рэакцыя называецца омылением і яна процілеглая працэсу эстерификации. Атрыманыя ў выніку шчолачнага омыления глицерол і тоўстыя кіслоты апрацоўваюць содай або з'едлівым натрыю. У выніку ўтворыцца мыла.

Яно цвёрдае, мае формулу C ₁₇ H ₃₅ COONa і называецца гаспадарчым. Калі дадаць да яго фарбавальнікі, гліцэрына, касметычныя отдушкі, атрымаем туалетное мыла. Вадкае мыла, у адрозненне ад цвёрдых відаў, атрымліваюць у тым выпадку, калі тлушчы ў рэакцыі омыления змешваюць няма з гідраксідам натрыю, а з з'едлівым каліем. Напрыклад, пальмитат калія C ₁₅ H ₃₁ COOK - вадкае каліевае мыла. Зыходнай сыравінай для рэакцыі омыления служаць танныя тлушчы жывёльнага ці расліннага паходжання.

Вадкія тлушчы - алеі

У іх склад уваходзяць малекулы непредельных карбонавых кіслот, якія маюць падвойныя сувязі. Раслінныя тлушчы сінтэзуюцца ў каналах Эндаплазматычная сеткі пад дзеяннем ферментаў з гліцэрыны і тоўстых кіслот. А яны, у сваю чаргу, утвараюцца ў рэакцыях цыклу Кальвіна, якія адбываюцца з прычыны фотасінтэзу. Кроплі алею назапашваюцца ў насенні, плёне, радзей у вегетатыўных частках раслін і служаць запасам пажыўных рэчываў. Фізіка-хімічныя ўласцівасці тлушчаў, якiя ўтвараюцца раслінамі, абумоўлены наяўнасцю ў іх малекулах двайны пі-сувязі. Па месцы яе разрыву адбываюцца рэакцыі далучэння, напрыклад, атамаў вадароду. Гэта прыводзіць да адукацыі цвёрдых гидрогенизированных трыгліцерыдаў.

Хімічныя ўласцівасці раслінных тлушчаў

Як было сказана раней, трыгліцерыдаў расліннага паходжання ўтрымліваюць у сваім складзе вышэйшыя ненасычаныя карбонавыя кіслоты. Алею можна перапрацоўваць дзякуючы гидрогенизации. Гэты працэс праводзяць пры награванні і ў прысутнасці каталізатара - парашкападобнага нікеля.

Прадукт рэакцыі - цвёрды тлушч (саломас). Яго выкарыстоўваюць у вытворчасці стеорина, глицерола і ў мылаварны. Калі ў саломас дадаюць цукар, соль, малако і харчовыя фарбавальнікі, то атрымліваюць харчовай тлушч - маргарын. Пры даданні да яго вітамінаў і натуральнага сметанковага масла атрымліваюць так званае лёгкае масла - спрэд.

сінтэтычныя тлушчы

Яны з'яўляюцца больш таннымі, чым натуральныя, і адрозніваюцца ад прыродных трыгліцерыдаў сваім складам. Адзін з галоўных крыніц атрымання сінтэтычных тлушчаў - гэта прыродныя і спадарожны нафтавыя газы, а таксама сама нафту. Вышэйшыя парафіны, якія змяшчаюцца ў гэтых прыродных выкапняў, падвяргаюць акісленню. У выніку атрымліваюць сінтэтычныя тлустыя кіслоты. Іх узаемадзеянне з этиленгликолем прыводзіць да атрымання сінтэтычнага тлушчу. Ён выкарыстоўваецца ў гарбарнай прамысловасці (для жирования футравых скурак і скураў). У касметычнай прамысловасці сінтэтычныя трыгліцерыдаў прымяняюцца ў вытворчасці туалетнай мыла, крэмаў, ласьёнаў. У прамысловасці будаўнічых матэрыялаў штучныя тлушчы ідуць на вытворчасць лакаў, масцік, фарбы.

Хімічныя ўласцівасці тлушчаў, атрыманых штучным спосабам, не адрозніваюцца ад прыродных. Яны таксама ўступаюць у рэакцыю гідролізу ў прысутнасці кіслаты і падвяргаюцца дзеянню шчолачаў (рэакцыя омыления).

Як утвараюцца трыгліцерыдаў ў арганізме чалавека

З прычыны метабалічных рэакцый тлушчы ў клетках цела могуць сінтэзавацца з лішку вугляводаў. Гэта тлумачыць той факт, што некантралюемае спажыванне ежы, багатай крухмалам і цукрозай (мучныя вырабы, рыс, бульба, прысмакі), прыводзіць да залішняй вазе. У працэсе стрававання прадукты, якія змяшчаюць тлушчы, расшчапляюцца ў дванаццаціперснай кішцы да гліцэрыны і тоўстых кіслот. Іх гідроліз адбываецца пры абавязковым удзеле ліпазы - фермента падстраўнікавай залозы і жоўці, якая выдаткоўваецца печанню. З'яўляючыся дэтэргентам, жоўць эмульгирует тлушчы, то ёсць разбівае буйныя малекулы на мелкодісперсного кроплі, лёгка расшчапляецца ліпазу.

У варсінках тонкага кішачніка з іх сінтэзуюцца малекулы тлушчу, характэрныя для арганізма чалавека, а затым яны ўсмоктваюцца ў лімфу. Па лімфатычных пасудзінах тлушчы паступаюць у клеткі, а іх лішак адкладаецца ў падскурную тлушчавую абалоніну або сальнік.

Біялагічная ролю ліпідаў

Вывучаючы хімічныя ўласцівасці тлушчаў, спынімся на іх здольнасці выдзяляць вялікая колькасць энергіі: адзін грам тлушчу дае 37,8 кДж энергіі пры поўным акісленні. Таму трыгліцерыдаў - яе універсальныя пастаўшчыкі. Такім чынам, тлушчы - гэта каштоўныя прадукты харчавання. Вядома, што пры няправільным і доўгім іх захоўванні трыгліцерыдаў «старэюць» і прогоркают, набываючы непрыемны пах. Гэта адбываецца з прычыны кантакту тлушчу з кіслародам паветра. Што пачало псавацца алей лёгка вызначыць, калі дадаць да яго иодид калію. Пераксіду, якія змяшчаюцца ў прадукце, акісляюць гэта злучэнне да вольнага ёду, які выклікае сіняе афарбоўванне пры кантакце з крахмалсодержащими рэчывамі.

Тлушчы з'яўляюцца таксама найважнейшым будаўнічым матэрыялам і ўваходзяць у склад клеткавых мембран і арганоідаў. Вялікая іх ролю і ў цепларэгуляцыі арганізмаў. Напрыклад, жывёлы, якія насяляюць на вялікіх глыбінях, дзе тэмпература вады вельмі нізкая, маюць добра развіты слой падскурнага тлушчу, напрыклад, у кітоў ён можа дасягаць таўшчыні 1,5 м. Жывёлы стэпаў, пустынь і полупустынь таксама назапашваюць у сваім арганізме дастатковую колькасць тлушчу. Ён неабходны для іх як крыніца эндагеннай вады, так як пры акісленні тлушчу акрамя энергіі выдзяляецца вялікая колькасць вадкасці. Да такіх жывёлам ставяцца вярблюды, тушканчыка, землярыйкі.

Ліпіды гуляюць важную ролю ў абароне ўнутраных органаў. У чалавека добра развіты сальнік, які абараняе страўнік, стрававальныя залозы ад унутраных пашкоджанняў. Такія жыццёва важныя органы, як ныркі, абавязкова павінны знаходзіцца ў пласце тлушчу. Пры рэзкай страты вагі ў чалавека з прычыны вытанчанай гэтага пласта можа назірацца апушчэнне нырак, што з'яўляецца сур'ёзнай паталогіяй, якая парушае працу вылучальнай сістэмы.

Вяліка значэнне ліпідаў ў адукацыі клеткавых мембран. Нароўні з вугляводамі і вавёркамі яны фармуюць два пласта, якія маюць мазаічнае будынак. Злучэння тлушчаў з вавёркамі называюцца ліпопротеідов. Яны абумоўліваюць выбарчую пранікальнасць клеткавых мембран.

У дадзеным артыкуле былі разгледжаны хімічны склад і ўласцівасці тлушчаў, а таксама іх прымяненне ў прамысловасці.