Copyright © pohodanovapec.cz 
V tomto článku popíšeme chování cukru (sacharózy a glukózy) při kontaktu s oxidačními činidly, se zvláštním zaměřením na dusičnan barnatý a související reakce s jinými silnými oxidačními látkami. Použijeme z textu dostupné popisy experimentů, vysvětlíme rozdíl mezi redukujícími a neredukujícími cukry, možnosti hydrolýzy sacharózy a upozorníme na bezpečnostní zásady při práci s následujícími látkami.
Cukr, chemicky sacharóza, je disacharid tvořený molekulou glukózy a fruktózy. Glukosa je redukující monosacharid, který obsahuje aldehydovou skupinu - a tudíž dochází k oxidaci aldehydové skupiny na karboxylovou skupinu. Sacharosa je disacharid, který je tvořen glukosou a fruktosou, které jsou spojeny α(1→2) glykosidickou vazbou. Aldehydové skupiny (přesněji poloacetalové hydroxyl y), které by se mohly oxidovat, jsou zapojeny do glykosidické vazby, a proto patří sacharosa mezi neredukující cukry, a tudíž sacharosa s některými oxidačními činidly nereaguje.
V textu je ilustrováno použití Tollensova činidla jako klasický způsob rozlišení redukujících a neredukujících cukrů: nejprve si připravte Tollensovo činidlo - k roztoku dusičnanu stříbrného přikapávejte zředěný roztok amoniaku. Při vzniku Tollensova činidla dochází nejprve k reakci dusičnanu stříbrného a zředěného roztoku amoniaku - vzniká šedá sraženina oxidu stříbrného, která se rozpouští v nadbytku zředěného roztoku amoniaku, vytváří se bezbarvý komplex - diamminstříbrný kation. V případě přítomnosti redukujícího sacharidu dochází k oxidaci aldehydové skupiny či ketoskupiny na daném sacharidu, zároveň se Ag+ redukují na Ag0. Při této reakci dochází k vytvoření tzv. stříbrného zrcátka na stěnách zkumavky. V pokusu: v první zkumavce rozpusťte půl malé lžičky glukosy ve 2 ml vody, ve druhé zkumavce rozpusťte půl malé lžičky sacharosy ve 2 ml vody. Do obou zkumavek přidejte 2 ml Tollensova činidla. Obě zkumavky zahřejte v plameni kahanu nebo v horké vodní lázni. Glukosa jako redukující monosacharid reaguje a vytvoří se stříbrné zrcátko. Sacharosa mezi neredukujícími cukry nereaguje a lze pozorovat bezbarvý roztok ve zkumavce.
Poznámka: Zahříváním roztoku sacharosy s Tollensovým činidlem nad kahanem či na vodní lázni může docházet k hydrolýze sacharosy. Cukr může hydrolyzovat a rozkládat se na monosacharidy, a proto je čaj sladší, když ho osladíme při varu vody, jelikož kyselé sloučeniny čaje tento proces katalyzují. Hydrolytické štěpení sacharosy (např. kyselinou nebo teplem) uvolní glukózu a fruktózu, které mohou být samostatně redukujícími látkami a potom reagovat s oxidačními činidly.
Dusičnany obecně (např. KNO3, NaNO3, Ba(NO3)2) jsou silná oxidační činidla. Text popisuje řadu experimentů, kde se dusičnany taví na sklo a poté se do roztaveného dusičnanu vhazují hořlavé látky (dřevěné uhlí, síra, zápalkové hlavičky), což vede k bouřlivým reakcím. V jednom popsaném schématu se doporučuje: nasypte 1cm silnou vrstvu krystalického dusičnanu draselného, kahan a opatrně roztavte dusičnan na čirou kapalinu; pak vhoďte do roztaveného dusičnanu kousek dřevného uhlí nebo kousek síry. Podobně lze nahradit dusičnan draselného dusičnanem barnatým (na třetí hromádku lžičku dusičnanu barnatého) a postupně zažehněte všechny tři hromádky - reakce jsou silně exotermní a často doprovázené hořením či výtrysky. Do roztaveného dusičnanu mohou být vhazovány hořlavé látky, což vede k prudkému hoření a unikání plynů.
Konkrétní poznámky k cukru: Samotná kostka cukru není hořlavá. V případě, že na kostku naneseme cigaretový popel, ionty kovů obsažené v popelu snižují energetickou bariéru, která brání hoření kostky cukru a cukr hoří modrým plamenem. Cukr lze také rozložit na vodní páru a koks za pomoci kyseliny sírové. Pokud se cukr dostane do kontaktu s roztaveným silným oxidačním činidlem (např. tavící se dusičnan), může dojít k bouřlivému hoření a plamenům, protože cukr je organická redukovatelná složka.
Všechny znázorněné pokusy smí provádět pouze osoby s odborným vzděláním chemického zaměření a to pouze při dodržení všech bezpečnostních pravidel a postupů a v prostorách k tomu určených. Předem je vždy nutné se důkladně seznámit s vlastnostmi jednotlivých chemických látek prostřednictvím příslušných bezpečnostních listů, s jejich nebezpečnými vlastnostmi a pokyny pro bezpečné zacházení, skladování i likvidaci. Dodržujte bezpečnostní opatření - amoniak (toxický, žíravý), AgNO3 (žíravý). Tollensovo činidlo připravujte vždy čerstvé - stáním může v roztoku vznikat tzv. "gumový medvídek" (polymerní usazenina), která při pokusu představuje riziko samovznícení nebo neočekávaného chování. Práce s roztavenými dusičnany (Ba(NO3)2, KNO3 atd.) je obzvlášť nebezpečná: hrozí vystříknutí horké taveniny, prudké hoření přidaných organických látek a výbuchy. Používejte ochranné prostředky, digestoř, štít a ochranný oděv.
| cukr / činidlo | Tollensovo činidlo (Ag+) | dusičnany / tavba | kyselina sírová (konc.) |
|---|---|---|---|
| glukosa | ANO - redukce Ag+ → Ag0, stříbrné zrcátko | umožňuje prudké hoření, glukóza jako organická složka paliva | rozklad na vodní páru a koks |
| sacharosa | NE (nereducující), bezbarvý roztok; může hydrolýzou vzniknout redukující glukosa + fruktosa | po hydrolýze může reagovat; v přímém kontaktu s tavenými dusičnany hrozí bouřlivé hoření | hydrolýza na monosacharidy, rozklad při vyšších teplotách |
Pro lepší pochopení průběhu a rizik experimentů je užitečné zobrazit schéma přípravy Tollensova činidla, fotku stříbrného zrcátka a schéma bezpečné manipulace s tavenými dusičnany.
Dále je užitečné video ilustrující hydrolýzu sacharózy a následné chování vzniklých monosacharidů v přítomnosti oxidačních činidel.
Všechny znázorněné pokusy smí provádět pouze osoby s odborným vzděláním chemického zaměření a to pouze při dodržení všech bezpečnostních pravidel a postupů a v prostorách k tomu určených. Předem je vždy nutné se důkladně seznámit s vlastnostmi jednotlivých chemických látek prostřednictvím příslušných bezpečnostních listů, s jejich nebezpečnými vlastnostmi a pokyny pro bezpečné zacházení, skladování i likvidaci. Videa mají sloužit především jako ilustrace vlastností látek, nikoliv jako návod k provedení pokusu. Jakékoliv napodobování činností na videu je pouze na vlastní nebezpečí.
Copyright © pohodanovapec.cz
