Смели основи на химията - StudyHelp онлайн обучение
Съдържание на тази страница
Структура на мазнините
Мазнините, наричани още липиди, са така наречените триацилглицероли. Това са молекули, които са резултат от естерификацията на всички хидроксилни групи на глицероловата молекула (пропан-1,2,3-триол). Необходимите за това карбонови киселини се наричат мастни киселини.
Мазнините могат да бъдат твърди или течни при стайна температура. Твърдите триацилглицероли се наричат мазнини, течните мастни масла (те се различават от етеричните масла и минералните масла). Агрегатното състояние зависи от мастните киселини, свързани в мазнините.
Мастните киселини са дълговерижни, неразклонени карбоксилни киселини с четен брой въглеродни атоми. В Z конфигурацията има наситени мастни киселини без множество връзки и ненаситени мастни киселини с неконюгирани двойни връзки.
В таблицата ще намерите селекция от някои от най-важните мастни киселини:
Производство на мазнини
Мазнините се получават при естерификация с глицерин и три мастни киселини. Мазнините могат да съдържат само един вид или различни мастни киселини. (Механизъм виж глава 4.5 реакция на кондензация)
Свойства на мазнините
Диапазон на топене
Когато мазнините се нагряват, те бавно омекват и след това постепенно се топят. Така че няма точна точка на топене, а диапазон на топене. Това се дължи на факта, че мазнините обикновено не са чисти вещества, а смес от различни триацилглицероли, всеки с различни точки на топене.
Дали триацилглицеролът е твърда мазнина или мастно масло зависи от това кои мастни киселини са свързани в молекулата. При твърдите мазнини междумолекулните взаимодействия са по-високи, отколкото при мастните масла. Единствените взаимодействия, които могат да възникнат тук, са взаимодействията на ван дер Ваалс. Вече познатите правила за решение се прилагат отново, което означава по-специално следното:
- Колкото по-дълга е мастната киселина, толкова по-високи са силите на ван дер Ваалс.
- Колкото повече двойни връзки има в мастната киселина, толкова по-ниски са силите на ван дер Ваалс, тъй като прегъванията се създават от двойни връзки и мастната молекула става обемиста.
Така че, ако наситените мастни киселини са свързани в мастната молекула за дълго време, това е твърда мазнина. Ако от друга страна са свързани мастни киселини с много двойни връзки, това е мастно масло.
Разтворимост и плътност на мазнините
Мазнините не могат да се разтварят във вода, защото са неполярни. Това се дължи на дългите, неполярни вериги от мастни киселини.
Тъй като мазнините винаги плават по вода, плътността на мазнините трябва да е по-ниска от тази на водата. За да обясним тази връзка, трябва отново да разгледаме молекулярната структура. Единствените междумолекулни взаимодействия, които се случват между мастните молекули, са силите на Ван дер Ваалс. Водните молекули, от друга страна, могат да образуват много силни водородни връзки. Междумолекулните взаимодействия на водата са очевидно по-силни от тези на мастните молекули, при което водните молекули се привличат по-силно и следователно са и по-близо една до друга. Това от своя страна означава, че плътността на водата е по-висока от тази на мазнините.
Значение на мазнините за хората
Мазнините са много важни за хората, защото освен всичко друго те служат като енергиен източник. Следователно тялото използва и мазнини за дългосрочно съхранение на енергия.
Освен това ненаситените мастни киселини са важни за растежа, структурата на клетъчните мембрани и др. Те обаче не могат да бъдат произведени от самия организъм, което означава, че тези мастни киселини са от съществено значение. Следователно, съответните мазнини трябва да се абсорбират, които след това могат да се разградят до съответните ненаситени мастни киселини.
Консумацията на мазнини става особено важна, когато ядем храни, съдържащи витамини А, D или Е. Всъщност това са мастноразтворими витамини. Ако те се консумират без мазнини, те не могат да бъдат усвоени от тялото и се отделят неразградени.
Тъй като мазнините са богати на енергия, те могат да се използват и като гориво. Ако мазнините за това се получават от растения (обикновено рапица), те са възобновяеми суровини. Самото рапично масло обаче е твърде дебело за двигатели. Следователно той се превръща в биодизел при химична реакция. Рапичното масло реагира с метанол, произвеждайки биодизел и глицерин. Този тип реакция се нарича трансестерификация.
Тази реакция е нуклеофилно заместване, при което самотната двойка електрони на хидроксилната група върху положително поляризирания въглероден атом на естера първоначално се атакува.
Полученият положителен заряд върху кислородния атом трябва да бъде балансиран. На пръв поглед изглежда очевидно, че това може да се балансира чрез отделяне на протон и поемането му от свободна електронна двойка върху отрицателно заредения кислороден атом. Тогава всички такси ще бъдат балансирани. Но тук за пръв път влиза в действие друг основен принцип: максимум два кислородни атома могат да бъдат свързани към един въглероден атом. Така че тук трябва да прекъснем една от единичните връзки между въглеродния атом и кислородния атом. Единственото, което става въпрос тук, е единичната връзка между въглеродния атом и кислородния атом вляво от него (ако прекъснем този отдясно, ще се върнем в началото, а ако прекъснем горния, много нестабилен O ^ (2 -) - йон възниква). За да може тази единична връзка да се разруши по-лесно, се извършва пренареждане на протона от десния кислороден атом вляво. Поради получения положителен заряд кислородният атом вече не иска да споделя единичната връзка и той може да бъде разрушен по-лесно.
Тази реакция протича и в трите естерни групи, при което три молекули биодизел се образуват от една молекула рапично масло.
Предимството на биодизела е, че въглеродният диоксид, получен при изгарянето, съответства точно на количеството, необходимо за фотосинтеза на рапицата. Въпреки това балансът на CO_2 не е толкова перфектен, колкото изглежда на пръв поглед, тъй като е необходима енергия за производството на биодизел, който също създава въглероден диоксид. За съжаление има и други недостатъци на биодизела: когато растението за изнасилване расте, се произвежда друг парников газ (газ за смях), който усилва парниковия ефект дори повече от въглеродния диоксид. И дори да искаме да получим цялата си енергия от възобновяеми суровини, земеделската площ не е достатъчно близо, за да отглеждаме толкова много растения, че да имаме достатъчно енергия.