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UNTERHALTIGE ERFAHRUNGEN ZU HAUSE
Experimente mit Kohlenhydraten. Chemische Experimente
Unterhaltsame Erlebnisse zu Hause / Chemieexperimente für Kinder Kohlenhydrate sind eine der „drei Säulen“ unserer Ernährung (die anderen beiden sind Proteine und Fette). Glukose und Fruktose, Stärke und Ballaststoffe sowie Dutzende anderer Kohlenhydrate werden in pflanzlichen und tierischen Zellen kontinuierlich gebildet und „verbrannt“ (oxidiert) und dienen als wichtigster Energiestoff des Körpers. Bei aller Verschiedenartigkeit einzelner Kohlenhydratvertreter haben sie natürlich gemeinsame Eigenschaften, die für alle verbindlich sind. Dadurch ist es möglich, Kohlenhydrate auch in sehr geringen Mengen nachzuweisen. Eine echte und auch schöne Art, sie zu erkennen, ist die Molisch-Farbreaktion. Gießen Sie etwa 1 ml Wasser in ein Reagenzglas und geben Sie ein paar Körner Kristallzucker (Saccharose), einen Teil einer Glukosetablette oder ein Stück Filterpapier (Faser) hinein. Fügen Sie nun 2-3 Tropfen einer alkoholischen Lösung von Resorcin oder Thymol hinzu (diese Substanzen sind in Apotheken erhältlich). Kippen Sie das Röhrchen und gießen Sie vorsichtig 1–2 ml konzentrierte Schwefelsäure an der Wand entlang. Seien Sie vorsichtig mit Säure, achten Sie darauf, dass diese nicht auf die Haut gelangt! Befestigen Sie das Reagenzglas in einer vertikalen Position. Schwere Säure sinkt zu Boden und am Rand des Wassers erscheint ein leuchtend schöner Ring – rot, rosa oder violett. Wenn ein Stoff, dessen Zusammensetzung unbekannt ist, bei der Molisch-Reaktion einen solchen Ring erzeugt, kann man sicher sein, dass ein Kohlenhydrat vorliegt. Denken Sie daran, dass diese Reaktion so empfindlich ist, dass sogar ein Staubkorn und eine Faser an den Wänden des Reagenzglases sie verursachen können. Daher muss das Geschirr, in dem die Reaktion durchgeführt wird, sehr sorgfältig gewaschen werden, besser ist es, mit destilliertem Wasser zu spülen. Nachdem wir nun gelernt haben, Kohlenhydrate zu erkennen, wenden wir uns nun der Stärke zu, einem der bekanntesten Kohlenhydrate. Zunächst lernen wir, wie man Stärkepaste, eine kolloidale Lösung von Stärke in Wasser, richtig zubereitet. Gießen Sie etwas kaltes Wasser in einen Topf und rühren Sie die Stärke ein, etwa zwei Teelöffel pro Glas (einschließlich eventuell später hinzugefügtem Wasser). Rühren Sie die Mischung gut um – Sie erhalten die sogenannte stärkehaltige Milch. Fügen Sie unter Rühren kochendes Wasser hinzu und erhitzen Sie es unter weiterem Rühren über dem Feuer, bis es fertig ist bis die Lösung klar wird. Abkühlen lassen. Das ist der Stärkekleister, der Papier so gut zusammenklebt; Daher wird es beispielsweise häufig zum Tapezieren verwendet. Sie wissen bereits, dass Stärke in Gegenwart von freiem Jod blau wird. Diese Eigenschaft von ihm ist für uns immer noch nützlich; Beachten Sie nur, dass die Jodlösung sehr schwach sein muss. Übrigens können Sie mit einer solchen Lösung (und zu deren Zubereitung reicht es, die Apothekenlösung mit Wasser zu verdünnen) verschiedene Lebensmittel auf ihren Stärkegehalt untersuchen. Nachdem wir ein Reagenzglas mit einer schwachen Jodlösung vorbereitet haben, werden wir die Umwandlungen von Stärke beobachten. Versuchen wir, aus Stärkepaste Glukose herzustellen. Riesige Stärkemoleküle werden unter Einwirkung von Wasser hydrolysiert und in kleinere Moleküle gespalten. Zuerst entsteht lösliche Stärke, dann kleinere „Stümpfe“ – Dextrine, dann ein Disaccharid, aber nicht jeder kennt Saccharose, und das andere ist Maltose oder Malzzucker. Schließlich entsteht durch den Abbau von Maltose Glucose, Traubenzucker. Das Endprodukt der Hydrolyse enthält häufig alle Übergangsstoffe; In dieser Form wird es Melasse genannt. Zu einem halben Glas Stärkekleister 1–2 Teelöffel verdünnte, ca. 10 %ige Schwefelsäure hinzufügen. Vergessen Sie nicht: Achten Sie beim Verdünnen von Schwefelsäure darauf, Säure in Wasser zu gießen und nicht umgekehrt! Die Mischung aus Paste und Säure in einem Topf zum Kochen bringen und nach und nach Wasser hinzufügen, während es verdunstet. Nehmen Sie von Zeit zu Zeit mit einem Löffel Proben der Flüssigkeit und träufeln Sie nach etwas Abkühlen verdünnte Jodlösung darauf. Stärke ergibt, wie Sie sich erinnern, eine blaue Farbe, Dextrine jedoch rotbraun. Was Maltose und Glukose betrifft, sie färben überhaupt nicht. Mit fortschreitender Hydrolyse ändern die Proben ihre Farbe, und wenn der Jodfleck verschwindet, kann das Erhitzen gestoppt werden. Für eine vollständigere Zersetzung der Maltose ist es jedoch sinnvoll, die Mischung noch einige Minuten weiter zu kochen. Nach dem Kochen muss die Flüssigkeit leicht abgekühlt werden und unter Rühren nach und nach etwa 10 g Kreidepulver dazugegeben werden, um die Schwefelsäure vollständig zu neutralisieren. Gleichzeitig schäumt die Mischung, da bei der Reaktion von Säure mit Kreide Kohlendioxid freigesetzt wird. Sobald das Schäumen aufhört, stellen Sie die entstandene gelbliche Flüssigkeit auf ein niedriges Feuer, sodass sie zu etwa zwei Dritteln verdampft, filtern Sie sie dann noch heiß durch mehrere Lagen Gaze und verdampfen Sie die Flüssigkeit erneut, aber jetzt vorsichtiger, nicht zu viel am offenen Feuer, aber im Wasserbad (die Mischung brennt leicht). Sie erhalten eine dicke, süße Melasse, deren Basis Glukose ist. In ähnlicher Weise wird Melasse in großen Mengen in Stärkefabriken gewonnen. Glukose ist für den Menschen notwendig, sie ist einer der Hauptenergielieferanten. Aber Brot, Kartoffeln und Nudeln enthalten hauptsächlich Stärke und werden im Körper unter der Wirkung von Enzymen in Glukose umgewandelt. In unserem Experiment wurde während der Reaktion keine Schwefelsäure verbraucht. Sie spielte die Rolle eines Katalysators, also einer Substanz, die den Reaktionsverlauf stark beschleunigt. Die katalytische Wirkung natürlicher Enzyme ist viel stärker und gezielter. Es gibt viele Enzyme und jedes von ihnen hat seinen eigenen, engen Arbeitsbereich. Beispielsweise kann das im Speichel enthaltene Enzym Amylase das Polysaccharid Stärke in das Disaccharid Maltose umwandeln. Lassen Sie uns die Wirkung dieses Enzyms experimentell verfolgen. Spülen Sie Ihren Mund eine Minute lang mit destilliertem Wasser (und wenn es nicht verfügbar ist, dann abgekocht) aus – Sie erhalten eine Speichellösung. Filtern Sie diese Lösung und mischen Sie sie mit einer gleichen Menge Stärkekleister. Stellen Sie das Reagenzglas mit der Mischung in ein Glas warmes (ca. 40 °C) Wasser. Nehmen Sie von Zeit zu Zeit Proben mit Jod – die Farbänderung ist genau die gleiche wie bei der Hydrolyse mit Schwefelsäure, die Reaktion läuft jedoch schneller ab. Spätestens eine Viertelstunde später ist die Stärke zu Maltose hydrolysiert und die Farbreaktion mit Jod verschwindet. Es gibt eine ganz einfache Erfahrung: Versuchen Sie, ein Stück Weißbrot lange zu kauen. Sie werden feststellen, dass der Geschmack süßlich wird. Dabei handelt es sich um das Enzym Amylase, das die Stärke im Brot in Maltose umwandelt. Autor: Olgin O.M.
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