Proprietățile fizice și chimice ale grăsimilor. Recepția grăsimilor și proprietățile lor chimice

Un grup de substanțe organice importante - lipidele - împreună cu steroizii și cerurile sunt grăsimi. Conținutul lor în celulele vii variază de la 5 la 10% din masa celulelor uscate. Aceste substanțe sunt studiate, pe baza caracteristicilor lor structura moleculară, care determină proprietățile chimice ale grăsimilor. chimie compuși organici consideră aceste substanțe ca fiind un produs al reacției de esterificare între glicerolul alcool trihidric și acizii carboxilici limitați sau nesaturați.

În acest articol, vom studia nu numai utilizarea lor în industrie și importanța, dar și producția de grăsimi și proprietățile chimice caracteristice acestei clase de compuși.

Istoria descoperirii

Structura a fost studiată la mijlocul secolului al XIX-lea. Chimistul francez E. Shevrel ia încălzit cu apă în prezența alcalinei și a găsit în produsele de reacție moleculele de acizi carboxilici grași și glicerol. M. Bertlo a efectuat o reacție inversă: când glicerina a fost încălzită cu un amestec de acizi steroinici și palmiți, a primit grăsimi trigliceridice. Pe baza acestor experimente sa ajuns la concluzia că substanțele studiate aparțin clasei de esteri. Proprietățile chimice ale grăsimilor au confirmat această concluzie.

Grăsimi - esteri

Așa cum a demonstrat prin experimente și E. M. Berthelot Chevrel, trigliceride sunt esteri ai glicerinei alcool trihidric și acizi monocarboxilici mai mari. Grăsimea care conține acid steroinic sau palmitic este solidă, de exemplu carne de vită, carne de porc, miel. Acestea sunt grăsimi animale. În cazul în care compoziția de trigliceride includ acizi grași nesaturați - oleic, linoleic, linolenic - grăsimi lichide sunt numite uleiuri (de floarea-soarelui, arahide, semințe de in).

Proprietățile chimice ale grăsimilor diferă de alți esteri prin faptul că mai mulți acizi carboxilici diferiți pot intra în compoziția moleculelor lor.

Proprietăți fizice

Atât naturalele cât și cele sintetice, de exemplu, margarina, trigliceridele au caracteristici comune. Principala este hidrofobicitatea, punctul de topire scăzut și greutatea specifică scăzută. Se dizolvă bine înăuntru solvenți organici, de exemplu, în benzen, tetraclorură de carbon. Toate grăsimile sunt ușor absorbite de materiale poroase sau fibroase. Potrivit teoriei structurii chimice a substanțelor organice M. Butlerova, proprietățile fizice și chimice ale grăsimilor sunt interdependente. Confirmarea acestui fapt va fi prezentată mai jos.

Reacții chimice ale trigliceridelor

Compoziția cantitativă și calitativă a moleculei de grăsime, precum și configurația sa spațială, confirmă faptul că trigliceridele aparțin clasei de esteri. Principala lor proprietate chimică este reacția cu apa (hidroliza). Apare cu ușurință în prezența catalizatorilor - alcalini, oxizi de magneziu, zinc sau calciu. Un amestec de acizi carboxilici și glicerol se găsește în produsele de reacție. Deoarece reacția grăsimilor cu apă este reversibilă, în industrie se creează condițiile în care aceasta trece până la capăt - spre formarea glicerolului și acizilor carboxilici monobazici mai mari. Pentru a face acest lucru, o soluție de alcalii este continuu furnizată amestecului de reacție și produsele sunt imediat extrase din sfera de reacție. Aceste tehnici împiedică posibilitatea unui proces invers, ceea ce duce la formarea de grăsimi. Hidroliza este utilizată pe scară largă în chimia sintezei organice pentru a produce substanțele de mai sus.

Reacția de saponificare alcalină

Continuați să studiați substanțele organice - esterii. Grăsimi ale căror proprietăți chimice sunt prezentate reacția de hidroliză, sunt, de asemenea, capabili să reacționeze cu alcalii. Această reacție se numește saponificare și este opusul procesului de esterificare. Glicerolul și acizii grași obținuți ca rezultat al saponificării alcaline sunt tratați cu sifon sau o sodă caustică. Ca urmare, se formează un săpun.

Este solidă, are formula C₁₇H₃₅COONa și se numește economie. Dacă adăugați coloranți, glicerină, parfumuri cosmetice, obținem săpun de toaletă. Sapun lichid, spre deosebire de speciile solide, se obține dacă grăsimile din reacția de saponificare nu sunt amestecate cu hidroxid de sodiu, ci cu potasiu caustic. De exemplu, palmitatul de potasiu C₁₅H₃₁COOK - săpun lichid de potasiu. Materiile prime de pornire pentru reacția de saponificare sunt grăsimi ieftine de origine animală sau vegetală.

Lichide grase - Uleiuri

Acestea includ molecule de acizi carboxilici nesaturați având legături duble. Legume și grăsimi sunt sintetizate în canalele reticulului endoplasmatic sub acțiunea enzimelor din glicerină și acizii grași. Și ele, la rândul lor, se formează în reacțiile ciclului Calvin, care rezultă din fotosinteză. Picăturile de ulei se acumulează în semințe, fructe, mai puține ori în părțile vegetative ale plantelor și servesc ca o sursă de nutrienți. Proprietățile fizico-chimice ale grăsimilor produse de plante se datorează prezenței unei legături duble pi în moleculele lor. La locul ruperii sale, există reacții de adăugare, de exemplu, a atomilor de hidrogen. Aceasta duce la formarea de trigliceride hidrogenate solide.

Proprietăți chimice ale grăsimilor vegetale

Așa cum am menționat mai devreme, trigliceridele de origine vegetală conțin acizi carboxilici nesaturați mai mari. Uleiul poate fi prelucrat prin hidrogenare. Acest procedeu se realizează cu încălzire și în prezența unui catalizator - nichel sub formă de pulbere.

Produsul de reacție este o grăsime solidă (salomas). Se utilizează în producția de steroină, glicerol și în săpun. Dacă se adaugă la salamuri zahăr, sare, lapte și culori alimentare, atunci se obține grăsimea comestibilă - margarina. Atunci când adăugați vitamine și unt natural, obțineți așa-numitul ulei ușor împrăștiat.

Grăsimi sintetice

Ele sunt mai ieftine decât naturale și diferă de trigliceridele naturale prin compoziția lor. Una dintre principalele surse de producție de grăsimi sintetice este gazele naturale și asociate cu petrol, precum și petrolul însuși. Parafinele superioare conținute în aceste minerale sunt oxidate. Ca rezultat, se obțin acizii grași sintetici. Interacțiunea lor cu etilen glicol duce la producerea de grăsimi sintetice. Se folosește în industria pielăriei (pentru îngrășat blănuri și piele). În industria cosmetică, trigliceridele sintetice sunt utilizate în producția de săpunuri de toaletă, creme, loțiuni. În industria materialelor de construcții, grăsimile artificiale sunt utilizate pentru producția de lacuri, masticuri, vopsele.

Proprietățile chimice ale grăsimilor obținute prin mijloace artificiale nu diferă de cele naturale. De asemenea, aceștia intră în reacția de hidroliză în prezența acidului și sunt expuși la alcalii (reacție de saponificare).

Cum sunt formate trigliceridele în corpul uman

Datorită reacțiilor metabolice, grăsimile din celulele organismului pot fi sintetizate dintr-un exces de carbohidrați. Acest lucru explică faptul că consumul necontrolat de alimente bogate în amidon și zaharoză (produse din făină, orez, cartofi, dulciuri) duce la supraponderalitate. În procesul de digestie, alimentele care conțin grăsimi sunt împărțite în duoden în glicerol și acizi grași. Hidroliza lor are loc cu participarea obligatorie a lipazei, enzimei pancreasului și a bilei secretate de ficat. Fiind un detergent, bilele emulsionează grăsimile, adică distrug moleculele mari în picături fin dispersate, ușor rupte de o lipază.

În intestinul subțire, intestinul subțire al acestora este sintetizat de molecule de grăsime, caracteristice corpului uman, și apoi sunt absorbite în limfa. Pe vasele limfatice, grăsimile intră în celule, iar excesul lor este depus în țesutul gras subcutanat sau omentum.

Rolul biologic al lipidelor

Studiind proprietățile chimice ale grăsimilor, să ne ocupăm de capacitatea lor de a aloca o cantitate mare de energie: un gram de grăsime dă energie de 37,8 kJ la oxidare completă. Prin urmare, trigliceridele sunt furnizorii săi universali. Astfel, grăsimile sunt produse alimentare valoroase. Se știe că, dacă sunt păstrate incorect și pentru o perioadă lungă de timp, trigliceridele "în vârstă" și rancid, câștigând un miros neplăcut. Acest lucru se datorează contactului grăsimilor cu oxigenul din aer. Uleiul care începe să se deterioreze este ușor de determinat dacă adăugați iodură de potasiu la ea. Peroxizii conținute în produs oxidează acest compus la iod liber, provocând o colorare albastră în contact cu substanțele care conțin amidon.

Grăsimile sunt, de asemenea, un material de construcție important și fac parte din membranele celulare și organele. Mare este rolul lor în reglementarea căldurii a organismelor. De exemplu, animalele vii la adâncimi mari, unde temperatura apei este foarte scăzută, au un strat subcutanat bine dezvoltat de grăsime, de exemplu, balene se poate ajunge la o grosime de 1,5 m. Animalele de stepă, deșert și semi-deșert, de asemenea, se acumulează în corpul său o cantitate suficientă de grăsime. Este necesar pentru ei ca o sursă de apă endogenă, deoarece în timpul oxidării grăsimilor, în plus față de energie, se eliberează o cantitate mare de lichid. Aceste animale includ cămile, jerboase, șireturi.

Lipidele joacă un rol important în protejarea organelor interne. O persoană are omentum bine dezvoltat, care protejează stomacul, glandele digestive de leziunile interne. Astfel de organe vitale ca rinichii trebuie să fie neapărat într-un strat de grăsime. Cu o pierdere în greutate bruscă poate să apară ca urmare a subtierea stratului, care este o patologie gravă omisiune renală umană, perturbă sistemul excretor.

Importanța lipidelor în formarea membranelor celulare este mare. Împreună cu carbohidrați și proteine, ele formează două straturi care au o structură de mozaic. Legăturile de grăsimi cu proteine ​​se numesc lipoproteine. Ei determină permeabilitatea selectivă a membranelor celulare.

În acest articol, au fost luate în considerare compoziția chimică și proprietățile grăsimilor, precum și aplicarea lor în industrie.