氧化又称油脂的酸败.油脂贮存过久就会变质.颜色变深.产生一种特殊气味.俗称“哈喇 .化学上称为“油脂的酸败 .主要是空气中的氧及细菌的作用.使油脂氧化.分解生成有特殊气味的低级醛.酮.羧酸等.因此油脂要贮存在干燥避光的密闭容器中.并存放于阴凉处.贮存期也不宜过久. 油脂的用途 是人类的重要食物之一.也是重要的化工原料.用于制造肥皂.脂肪酸.甘油.油漆.油墨.乳化剂.润滑剂等.还用于医药.化妆品制造. 肥 皂 是高级脂肪酸盐的总称.肥皂中除含高级脂肪酸盐外.还含有松香.水玻璃.香料.染料等填充剂.从结构上看.在高级脂肪酸钠的分子中含有非极性的憎水部分和极性的亲水部分.憎水基具有亲油的性能.在洗涤时.污垢中的油脂被搅动.分散成细小的油滴.与肥皂接触后.高级脂肪酸钠分子的憎水基就插入油滴内.靠范德华力与油脂分子结合在一起.而易溶于水的亲水基部分伸在油滴外面.插入水中.这样油滴就被肥皂分子包围起来.分散并悬浮于水中形成乳浊液.再经摩擦振动.就随水漂洗而去.这就是肥皂去污原理.但普通肥皂不宜在硬水或酸性水中使用.在硬水中因生成难溶于水的硬脂酸钙盐和镁盐.在酸性水中生成难溶于水的脂肪酸.大大降低其去污能力. 合成洗涤剂 又称合成表面活性剂.是根据肥皂的分子结构和去污原理.人工合成的一系列与肥皂分子相类似结构的化合物.它们的分子中同时含有亲水基团和憎水基团.能降低水的表面张力.是一种表面活性剂.根据不同的用途.可作洗涤剂.乳化剂.分散剂.润滑剂和起泡剂(十二烷基磺酸钠就是牙膏中的起泡剂).我国目前大量生产的合成洗涤剂是烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠.它们的结构如下: 其中的亲水基团是强极性的磺酸基-SO3Na.憎水基团是非极性的烃基.式中的R-一般是含十个碳以上的直链烷烃基.当R含碳原子太小时憎水亲油作用弱.去油污能力不强.当R含碳原子太多时.在水中的溶解度会下降.常用洗衣粉中的主要成分为十二烷基苯磺酸钠.合成洗涤剂比肥皂有更强的去污能力.而且浸润.乳化能力都很强.其钙盐.镁盐都可溶.不受硬水影响.在盐水和酸溶液中也不分解.因此.合成洗涤剂的生产发展迅速.除作家庭洗涤剂外.还广泛用于纺织.印染.制革.选矿.金属加工及化妆品等工业部门.它们以石油产品为原料.通过以下反应制备. 塑 料 是三大合成材料中品种最多.产量最大的一类合成高分子材料.塑料是具有可塑性的高聚物.在一定温度.压强下能形成规定形状.当降温和解除压力后.仍能保持成型的形状.根据受热表现的特性.分为热塑性和热固性两大类.热塑性塑料受热时可软化变形.可以多次反复塑化成型.如聚乙烯.聚氯乙烯等.从结构上看它们都属于线型高分子化合物.热固性塑料成型后加热不软化.不能反复加工成型.其次品和废品不能回收利用.如酚醛树脂.环氧树脂等.它们都是体型高分子化合物.塑料制品具有质轻.绝缘.耐腐蚀.耐磨.易加工.美观等优点.是飞机.汽车.机械.化工.建筑.电器用品和日用品工业的重要原材料.塑料中的“四烯 (聚乙烯.聚氯乙烯.聚丙烯.聚苯乙烯)用途非常广泛.称通用塑料.另一类是具有金属的刚性和韧性.能承受一定的外力作用.抗冲击强度高.有良好的机械性能的塑料.称工程塑料.如聚酰胺1010.聚碳酸酯.聚甲醛.ABS工程塑料等. 合成纤维 是化学纤维的一种.以小分子的有机化合物为原料.经加聚反应或缩聚反应合成的线型有机高分子化合物.如聚丙烯腈.聚酯.聚酰胺等.从纤维的分类可以看出它属于化学纤维的一个类别. 合成纤维的主要品种如下:(1)按主链结构可分碳链合成纤维.如聚丙烯纤维.聚丙烯腈纤维.聚乙烯醇缩甲醛纤维,杂链合成纤维.如聚酰胺纤维.聚对苯二甲酸乙二酯按性能功用可分耐高温纤维.如聚苯咪唑纤维,耐高温腐蚀纤维.如聚四氟乙烯,高强度纤维.如聚对苯二甲酰对苯二胺,耐辐射纤维.如聚酰亚胺纤维,还有阻燃纤维.高分子光导纤维等.合成纤维的生产有三大工序:合成聚合物制备.纺丝成型.后处理. 合成橡胶 是人工合成的高弹性聚合物.以煤.石油.天然气为原料.便宜易得.而且品种很多.并可按工业.公交运输的需要合成各种具有特殊性能(如耐热.耐寒.耐磨.耐油.耐腐蚀等)的橡胶.因此目前世界上合成橡胶的总产量已远远超过了天然橡胶.合成橡胶主要有顺丁橡胶.丁苯橡胶.氯丁橡胶.丁腈橡胶等.按橡胶制品形成过程可分热塑性橡胶和硫化型橡胶,按成品状态可分为液体橡胶.固体橡胶.粉末橡胶和胶乳.合成的生胶具有良好的弹性.但强度不够.必须经过加工才能使用.其加工过程包括塑炼.混炼.成型.硫化等步骤.我国的橡胶工业起步较晚.1949年全国耗胶量仅为13000吨.国内自产天然橡胶仅200吨.50年代初期开始研制合成橡胶.1958年首先在四川建成氯丁橡胶的工业生产装置.1959年在兰州建成万吨级丁苯橡胶装置.1960年后建成顺丁橡胶装置.1971年后先后在北京.上海等地建成大型.特种橡胶生产装置.1984年我国耗胶量已达610000吨.居世界第四位.其中34.4%为合成橡胶. 糖 类 是自然界广泛存在的一类有机化合物.从结构特点看.它们是多羟基醛.多羟基酮及其缩聚产物.多数糖类的分子组成符合通式Cm(H2O)n.如葡萄糖(C6H12O6).核糖(C5H10O5).蔗糖(C12H22O11)等.故最早称为碳水化合物.但也有例外.如鼠李糖(C6H12O5).脱氧核糖(C5H10O4).另有一些分子式符合Cm(H2O)n的有机物.如甲醛(CH2O).乙酸(C2H4O2).甲酸甲酯(C2H4O2)等并不属于糖类.糖类根据它能否水解和水解后生成的产物.可分三类:单糖.低聚糖.多糖.糖类是植物和某些微生物以二氧化碳和水为原料.在日光作用下经过一系列复杂过程合成的.可概括为: 它们在动植物内的代谢作用中氧化成二氧化碳和水.同时放出能量: Cx(H2O)y+xO2→xCO2+yH2O+能量 因此它们是生物体维持生命活动所需要的主要能源.也是机体中合成其它有机物的原料. 单糖和多糖 它们是糖类化合物的主要类别.(l)单糖一不能水解的最简单的糖.根据其分子中碳原子数为三.四.五.六--.分别叫丙.丁.戊.己糖.如葡萄糖.果糖(C6H12O6)为己糖.核糖(C5H10O5)为戊糖.其中按结构可分为醛糖和酮糖.单糖具有醛或酮的通性.也具有醇的通性.单糖都具有还原性.均可发生银镜反应并与新制氢氧化铜悬浊液反应.单糖都是有甜味的无色晶体.(2)双糖--是由两分子单糖缩合而成的有机物.水解后生成两分子单糖.是最常见的低聚糖.其中最重要的有蔗糖.麦芽糖(C12H22O11).它们互为同分异构体.它们都是有甜味的无色晶体.其区别是麦芽糖有还原性而蔗糖没有.(3)多糖--由许多单糖缩聚而成的高聚物.水解后可以得到许多单糖.多糖的分子质量不固定.一种多糖的相对分子质量有一定范围.多糖是非晶体.不溶或只溶于热水.没有甜味.没有还原性.重要的多糖有淀粉和纤维素.它们的分子通式为(C6H10O5)n. 果 糖 是己酮糖.分子式C6H12O6.存在于水果和蜂蜜中.纯净果糖是白色晶体.易溶于水.是最甜的糖.结构式如下图.它和葡萄糖互为同分异构体.果糖分子中没有醛基.但酮羰基邻位有羟基存在.其水溶液也能发生银镜反应.也能被新制氢氧化铜氧化.生成氧化亚铜红色沉淀.具有还原性.反应结果分子中碳链断裂.果糖是一种重要的营养剂.还可作药用.蔗糖水解可得果糖和葡萄糖: 葡萄糖的性质 是己醛糖.分子式C6H12O6.白色晶体.易溶于水.熔点146℃.它的结构式如下图:它是自然界分布最广泛的单糖.其主要化学性质是:(1)分子中有醛基.有还原性.能与银氨溶液反应.被氧化成葡萄糖酸: 还能与新制Cu(OH)2悬浊液反应: (2)醛基还能被还原为己六醇: (3)分子中有多个羟基.能与酸发生酯化反应.如实验室常用乙酰氯 (4)葡萄糖在生物体内发生氧化反应.放出热量. C6H12O6(固)+6O2(气)→6CO2(气)+6H2O(液)+2804千焦 葡萄糖的性质 是己醛糖.分子式C6H12O6.白色晶体.易溶于水.熔点146℃.它的结构式如下图:它是自然界分布最广泛的单糖.其主要化学性质是:(1)分子中有醛基.有还原性.能与银氨溶液反应.被氧化成葡萄糖酸: 还能与新制Cu(OH)2悬浊液反应: (2)醛基还能被还原为己六醇: (3)分子中有多个羟基.能与酸发生酯化反应.如实验室常用乙酰氯 (4)葡萄糖在生物体内发生氧化反应.放出热量. C6H12O6(固)+6O2(气)→6CO2(气)+6H2O(液)+2804千焦 葡萄糖的用途 是生物体内新陈代谢不可缺少的营养物质.它的氧化反应放出的热量是人类生命活动所需能量的重要来源.在食品.医药工业上可直接使用.在印染制革工业中作还原剂.在制镜工业和热水瓶胆镀银工艺中常用葡萄糖作还原剂.工业上还大量用葡萄糖为原料合成维生素C. 核 糖 一种戊醛糖.分子式C5H10O5.是在细胞中发现的.是细胞核的重要组成部分.是人类生命活动中不可缺少的物质.它具有醛糖的通性.它是核糖核酸(RNA)的重要组成部分.其结构式为: 另一种重要的核糖是脱氧核糖.分子式C5H10O4.是分子中氢原子数和氧原子数不符合2∶1的一种戊醛糖.它是脱氧核糖核酸(DNA)的重要组成部分.其结构式为: 淀粉的性质 淀粉是一种多糖.分子式为(C6H10O5)n.是白色颗粒状的固体.其颗粒大小.形状及水溶性因其来源和结构不同而异.绿豆淀粉主要是分子量较小的直链淀粉.可溶于热水形成胶体.与碘作用形成深蓝色配合物,糯米淀粉主要是分子量较大的支链淀粉.不溶于热水.但在热水中溶胀而有粘性.与碘作用形成紫色的配合物,一般淀粉因两种结构兼而有之.故遇碘呈蓝紫色.淀粉没有还原性.不能被银氨溶液与新制氢氧代铜氧化.属于非还原性糖.淀粉在酸性溶液中加热可以水解.先水解为分子量较小的糊精.再水解成麦芽糖.最后水解为葡萄糖: 存在于动物肝脏和肌肉中的多糖.亦称肝糖.是动物淀粉.其结构与支链淀粉类似.但分支程度更高.是动物贮存营养物质的主要形式. 淀粉的用途 淀粉大量存在于植物的种子和块根.块茎中.是植物贮存营养物质的主要形式.也是动物体摄取的主要营养物质.因此淀粉可供食用以及食品工业的再加工.也用于制葡萄糖和酿洒.纤维素是自然界最丰富的天然有机高分子化合物.也是由葡萄糖缩合而成的多糖.其平均分子量为2.5×105-1×106.是构成植物细胞壁的基础物质.它是长链线型分子.分子间相互作用成束状有序排列.称为纤维状.不溶于水和有机溶剂.但能溶胀.纤维素比淀粉难以水解.在酸性溶液中.水解的最终产物是葡萄糖.纤维素分子中的葡萄糖单元是相互扭曲着的.这样使若干纤维素分子的长链扭曲在一起形成绳索状结构.这些绳索再排列起来形成肉眼能见到的纤维.因此具有一定强度和化学稳定性.可以进行纺织成型.纤维素的分子中.每一个葡萄糖单元有3个羟基.能显示醇的性质.可以和硝酸.醋酸等发生酯化.得到纤维素无机酸酯.因此纤维素的用途广泛.除供纺织.造纸外.并可制人造丝.人造棉.玻璃纸.无烟火药.火棉胶.赛璐珞制品及电影胶片等. 纤维素醋酸酯 俗称醋酸纤维.由纤维素在硫酸催化下与乙酸酐酯化生成: 实际上纤维素分子中的羟基不可能全部酯化.不同酯化程度的醋酸纤维有不同的性能和用途.酯化程度接近100%的.用于制电影胶片和绝缘材料,酯化程度达80%的.用于制人造丝和香烟的过滤嘴,酯化程度70%左右的.用于制造塑料和清漆.酯化程度大的在有机溶剂中溶解性小.醋酸纤维对光稳定.不燃烧.耐酸不耐碱. 蛋白质的组成 由α-氨基酸通过肽键结合而成的天然有机高分子化合物.分子量为6×103-106.其元素组成除含碳.氢.氧外.均含氮和少量硫.蛋白质的结构很复杂.多肽链内的多种α-氨基酸以一定顺序排列.肽链上不直接相连的氨基之间通过特殊的分子间力结合.盘旋.叠合呈空间结构.因此蛋白质是以多种氨基酸为单体的高聚酰胺.蛋白质种类繁多.水解产物均是α-氨基酸的称为单纯蛋白质.单纯蛋白质与非蛋白质的结合物叫结合蛋白.如脂蛋白.糖蛋白.血红蛋白等.单纯蛋白质又可分为不溶于水的纤维蛋白.如毛发.丝.爪甲等,可溶于水的球蛋白.如血清蛋白.酶等.研究蛋白质的组成.结构和合成.进一步探索生命现象.是科学研究的重要课题.1965年我国科学家在世界上第一次用人工方法合成了具有生命活力的蛋白质-结晶牛胰岛素. 蛋白质的性质 由于蛋白质分子大.溶于水的分散系有胶体特征.蛋白质颗粒带有电荷.使之相互排斥.其溶液比较稳定.若加入高浓度的氯化钠.硫酸钠.硫酸铵等盐类.可以中和蛋白质分子表面的电荷.使蛋白质沉淀.称为盐析.盐析作用一般是可逆的.沉淀时.蛋白质结构与生理活性不变.稀释后仍可溶解. 蛋白质分子受到某些物理因素(如加热.高压.超声波.紫外线.X射线等)和化学因素(如强酸.强碱.重金属盐.酒精等有机溶剂)的影响.其内部结构发生变化.从而失去生物活性.并发生物理.化学性质的变化.称为变性.如鸡蛋白溶液中加入硝酸铅.硫酸铜.硝酸汞等重金属盐.立即出现沉淀.高温.紫外线.酒精的消毒杀菌都是使蛋白质变性.这种变性是不可逆的.消除影响因素后.蛋白质的生理活性也不可恢复. 蛋白质分子中还有残留的.未形成肽键的氨基与羧基.因此也具有两性.有些蛋白质和浓硝酸作用呈黄色.称颜色反应. 蛋白质的用途 “没有蛋白质就没有生命 .说明了生命现象与蛋白质的密切关系.它是人和动物不可缺少的营养物质.动物的毛和蚕丝的成分都是蛋白质.是重要的纺织原料.动物的皮经药剂鞣制后得到柔软坚韧的皮革.骨.皮等熬煮得到无色透明的动物胶.叫做白明胶.是制造照相感光片和感光纸的原料.牛奶中的蛋白质-酪素还能跟甲醛合成酪素塑料. 核 酸 一类生物高分子化合物.存在于一切生物体内.是组成细胞的重要成分.它以与蛋白质结合的形式--核蛋白存在于细胞中.是生命的基本物质之一.具有储存.复制生物体遗传信息的功能.也是蛋白质合成不可缺少的物质.因此它对于生物体的生长.遗传.变异等现象起着重要的决定作用.核酸分为两大类--核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA).它们的分子量.分别为104-106和106-1016.在核酸分子中.主链由核糖与磷酸通过磷酸二酯键连接.主链上连接不同的碱性基.这些碱基的排列顺序就是遗传密码.核酸分子具有复杂的高级结构.我国在人工合成具有生物活性的核糖核酸和测定核酸结构方面的研究.都居世界领先地位.以脱氧核糖酸为例.其结构示意图如下页图. 酶 是一种具有生物活性的蛋白质.有单纯酶和结合酶两种.单纯酶只含蛋白质.不含其它物质.其催化活性仅由蛋白质的结构决定.结合酶则由单纯蛋白质和辅基组成.辅基是结合酶催化活性中不可缺少的部分.根据催化反应的类型.可以把酶分成六大类:(1)氧化还原酶--如细胞色素氧化酶.乳酸脱氢酶.氨基酸氧化酶.(2)水解酶--如胃蛋白酶.淀粉酶.蔗糖酶.脂肪酶等.(3)转移酶--如转氨酶等.(4)裂解酶--如碳酸酐酶等.(5)异构酶-如磷酸葡萄糖异构酶等.(6)合成酶--如谷氨酰胺合成酶.谷胱甘肽合成酶等.酶是一种生物催化剂.它具有一般催化剂的共性.但是酶的催化能力和催化反应条件有其自身的特异性:(1)酶的催化效力远远超过化学催化剂(高108-109倍).(2)酶催化剂具有高效化学选择性.能从混合物中选择特定异构体进行催化反应.(3)酶催化剂对反应条件要求苛刻.如pH值.温度都各有特定的界限.超出界限即可引起酶蛋白的变性与分解.对酶催化剂特异性的研究与突破.将使有机合成飞速发展.这正是有待于我们探索的. 氨基酸 羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代而成的有机化合物.即分子中含有氨基和羧基两种官能团.已知的氨基酸有数百种.但在生物体内.作为蛋白质合成原料的氨基酸主要有20种.它们均为α-氨基酸(氨基连在与羧基直接相连的α碳原子上).通式为 氨基酸分子中.同时含有碱性的氨基(-NH2)和酸性的羧基.具有胺类与羧酸类的通性.是两性化合物.与强酸反应生成铵盐. 与氢氧化钠溶液反应生成羧酸钠盐. 一个氨基酸分子中的羧基和另一个氨基酸分子中的氨基之间.经缩合反应生成二肽.氨基酸是无色晶体.易溶于水.难溶于乙醚等非极性有机溶剂.氨基酸是构成蛋白质的基石.在人体蛋白质合成所需的20种氨基酸中. 有8种人体不能制造.必须由食物中获得.例如赖氨酸 在植物性食物中含量较少.因此常添加赖氨酸制造强化食品以满足病人和儿童需要.α-氨基酸除作为营养物质外.还是重要的化工原料.常用的调味品-味精就是谷氨酸钠盐 蔗 糖 自然界分布最广的非还原性二糖.分子式C12H22O11.存在于许多植物中.以甘蔗和甜莱中含量最高.因此得名.纯净的蔗糖是无色晶体易溶于水.比葡萄糖.麦芽糖甜.但不如果糖甜.蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合失去一分子水而成.葡萄糖分子中的醛基和果糖分子中的酮基都被破环.因此没有还原性.属非还原性二糖.蔗糖在酸或蔗糖酶的作用下.水解生成等量的葡萄糖和果糖.因此其水解产物有还原性. 蔗糖遇浓硫酸发生脱水反应.生成复杂的混合物.其中有黑色的炭.蔗糖是各种食品的主要甜味剂.也可用于制葡萄糖和果糖. 麦芽糖 是一种还原性二糖.分子式C12H22O11.与蔗糖互为同分异构体.它由两个葡萄糖分子失去一分子水缩合而成.分子中保留一个醛基.因此具有还原性.麦芽糖在稀酸中水解得到两分子葡萄糖: 麦芽糖是淀粉的基本组成单位.可以说淀粉是麦芽糖的高聚物.用淀粉酶水解淀粉可以得到麦芽糖.麦芽糖的甜度低于蔗糖.是饴糖的主要成分. 天然有机物 主要指油脂.糖类.蛋白质.天然橡胶这些自然界分布很广泛都是在生物体内合成的有机化合物.因此称为天然有机物.其中油脂.单糖.双糖.氨基酸等属于小分子的天然有机化合物.而多糖.蛋白质则属于天然有机高分子化合物.油脂.糖类.蛋白质是人们食物中的三种重要成分.更是生物.生理与化学联系的重要纽带.它们在生物体内.由简单到复杂.再由复杂到简单的变化过程. 下表所列为合成人体蛋白的α-氨基酸 续表1 续表2 续表3 正是生物体的生长.发育等生命现象中的化学过程.学习有关它们的基础知识.对于了解生命现象的本质.从事工农业生产和科学研究都是重要的 高分子化合物 又称高聚物.是由几百-几千个原子.彼此以共价键连结起来的大分子化合物.具有较大的分子量(5×103-106).此类化合物虽然分子量很大.但其化学组成.结构一般比较简单.通常是以简单的结构单元为链节.通过共价键重复结合而成高聚物.如聚氯乙烯的形成与结构就是这样的. 此处氯乙烯这种能聚合成高分子化合物的小分子化合物称为单体.组成高分 一种高聚物来说.n并不相同.所以高分子化合物的分子量是指平均分子量. 高分子化合物的分类众多.按其元素组成可分无机高分子化合物和有机高分子化合物,按其来源可分天然高分子化合物(淀粉.天然橡胶.蛋白质.石棉.云母)和合成高分子化合物,合成高分子化合物又可按生成反应类型分加聚物和缩聚物,按链的结构可分线型高分子和体型高分子等.高分子化合物分子中的各种官能团.都能正常发生反应.如羰基加成.脱碳.酯和酰胺水解等.由于分子量大.结构特殊.它们各自有其独特的物理性质.作为高分子材料.正是利用了这些性质. 【
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