Chemie begreifen, Schulbuch

Worum geht es? Was lässt sich beobachten? Überlegungen Überlegungen Polysaccharide X2 Jährlich werden weltweit mehr als 100 Millio- nen Tonnen Kunststoffe verbraucht – allein in Österreich ca. 1 Million Tonnen. Diese bestehen aus Makromolekülen, wie sie im Praktikum Nr. 25 untersucht wurden. Die Natur stellt ebenfalls Makromoleküle her: zB die Polysaccharide Stärke und Cellulose. Cellulose ist das häufigste organische Molekül auf dem Planeten Erde, denn Pflanzen produzieren davon jährlich 10 Billionen Tonnen. Das Ziel ist, die Eigenschaften der Polysaccharide zu verstehen. Glucose gehört sowohl zur Stoffklasse der Alkohole als auch der Aldehyde und reagiert mit Fehling-Lösung (a). Wenn Cellulose mit konzentrierter Schwefelsäure und Wasser be- handelt wird, so entsteht Glucose (b). Deshalb findet nach der Hydrolyse der Cellulose eben- falls eine Reaktion mit Fehling-Lösung statt (c). Mit gelöster Stärke gelingt die Nachweis- reaktion für Glucose nicht, Iod führt jedoch zu einer tiefblauen Verfärbung. Nach dem Abbau der Stärke zu Glucose unterbleibt die Farbreak- tion mit Iod, und rotes Cu 2 O zeigt eine positive Fehling-Reaktion an. Welche reaktiven Stellen sind im Glucose- Molekül enthalten, und welche verursacht die Reaktion mit Fehling-Lösung? Durch welchen Reaktionstyp wird das blaue Kupfer(II)-Ion in das rote Cu 2 O umgewandelt? Wie heißt diese Verbindung, und aus welchen Stoffteilchen besteht sie? Durch welche Art von Reaktion entstehen aus einzelnen Glucose-Molekülen Stärke und Cellulose? Wie ist es möglich, dass Stärke leicht verdaulich ist, aber nur wenige Lebewesen Cellulose als Nahrung verwerten können? Nach welchem Reaktionsschema entsteht aus der offenen Kettenform die Ringform der Glucose? Warum können dabei zwei unter- schiedliche Molekülformen entstehen? Warum erfolgt als erster Reaktionsschritt die Bindung eines Sauerstoffatoms am ersten Kohlenstoff- atom? Welche besondere geometrische An- ordnung zeigen alle OH-Gruppen in der b -Glu- cose? Warum sind alle anderen Zucker-Mole- küle der Formel C 6 H 12 O 6 mit anders positionier- ten OH-Gruppen weniger stabil? Warum liefert 1 g Wasserstoff bei der Verbrennung 142 kJ, 1 g Benzin 50 kJ, 1 g Fett ca. 40 kJ und 1 g Glucose nur 15 kJ? a) Erhitzen von Glucose mit Fehling- Lösung b) Watte mit H 2 SO 4 und H 2 O c) anschließende Fehling- Reaktion Stärke Cellulose Hier wird es anschaulicher 261 a -Glucose offene Form b -Glucose Nur zu Prüfzwecken k k t t – Eigentum des Verlags öbv