Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание) Кислород

Биологическое окисление этапы пути использования кислорода в тканях

Биологическое окисление: этапы, пути использования кислорода в тканях

Биологическое окисление: этапы, пути использования кислорода в тканях

История развития учения о биологическом окислении В 1777 г французский химик Антуан Лоран Лавуазье

История развития учения о биологическом окислении В 1777 г французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743 -1794), впервые правильно истолковал явление горения как процесс соединения веществ с О 2. В 1897 г Алексей Николаевич Бах (1857 -1946) сформулировал «перекисную теорию окисления» , согласно которой молекула О 2 сначала активируется. Активация О 2 происходит в результате разрыва одной его связи (-О-О-) и присоединения к органическим веществам – оксидазам. Активированный О 2 при взаимодействии с окисляемым веществом образует перекись. Теория «перекисного окисления» Баха нашла свое подтверждение, однако главный механизм БО оказался иным.

Важнейшая заслуга в развитии учения о БО принадлежит русскому ученому ботанику и биохимику В.

Важнейшая заслуга в развитии учения о БО принадлежит русскому ученому ботанику и биохимику В. И. Палладину (1859 -1922), который создал теорию дыхания, как совокупности ферментативных процессов. Он предположил, что окисление субстратов может происходить в 2 фазы: 1). Анаэробная фаза. В этой фазе особые вещества хромогены (R) отщепляют Н от субстратов и восстанавливаются (RH 2). Аэробная фаза. Восстановленные хромогены RH 2 передают Н на О 2. В последствии теория В. И. Паладина подтвердилась для процессов митоходриального окисления, а хромогены, принимающие участие в отнятии водорода от субстратов, в настоящее время называются ферментами дегидрогеназами.

Современные представления о биологическом окислении Окисление происходит как в аэробных, так и в анаэробных

Современные представления о биологическом окислении Окисление происходит как в аэробных, так и в анаэробных условиях. В аэробных организмах существует несколько путей использования О 2. Реакции БО необходимы в первую очередь для получения энергии в форме АТФ, а также для синтеза новых веществ, разрушения ксенобиотиков и продуктов метаболизма. БО является сложным, многостадийным процессом, в котором ведущую роль играют ферменты оксидоредуктазы.

В соответствие с путями потребления кислорода и катализируемыми реакциями, все оксидоредуктазы разделены на 5

В соответствие с путями потребления кислорода и катализируемыми реакциями, все оксидоредуктазы разделены на 5 групп: 1). Оксидазы удаляют Н из субстрата (S), используя в качестве акцептора Н только О 2, продуктом реакции является вода. Все оксидазы содержат медь. Например, цитохромоксидаза, последний фермент дыхательной цепи. SН 2 ½О 2 → S Н 2 О

2). Аэробные дегидрогеназы, или ФАД зависимые оксидазы, относятся к металлофлавопротеинам (ФАД, ФМН, Fe, Cu,

2). Аэробные дегидрогеназы, или ФАД зависимые оксидазы, относятся к металлофлавопротеинам (ФАД, ФМН, Fe, Cu, Mo), находятся в пероксисомах и наружной мембране митоходрий. Они отнимают Н от субстрата, и передают его на О 2 с образованием перекиси. Дегидрогеназа L-аминокислот (оксидаза Lаминокислот) в почках осуществляет окислительное дезаминирование. Ксантиндегидрогеназа (ксантиноксидаза) превращает пурины в мочевую кислоту. Моноаминоксидазы (МАО) окисляют гормон адреналин и некоторые биогенные амины. Диаминоксидазы (ДАО) окисляют гистамин и другие диамины и полиамины. Образующаяся перекись бактерицидное действие. SН 2 О 2 → S Н 2 О 2

3). Анаэробные дегидрогеназы многочисленная группа, содержат в качестве коферментов НАДН 2, НАДФН 2, ФАД,

3). Анаэробные дегидрогеназы многочисленная группа, содержат в качестве коферментов НАДН 2, НАДФН 2, ФАД, ФМН, цитохромы. Они удаляют Н из субстрата, не используя в качестве акцептора протона О 2. Анаэробные дегидрогеназы выполняют две главные функции: перенос Н с одного субстрата на другой в сопряженной ОВР и транспорт электронов в дыхательной цепи. Примеры ферментов: изоцитрат ДГ (НАДН 2), сукцинат ДГ (ФАДН 2), цитохромы в, с1, с, а и а 3. SН 2 R → S RН 2

4). Оксигеназы. Включают кислород в молекулу субстрата. Работают в составе мультиферментного комплекса, содержащего ФАД

4). Оксигеназы. Включают кислород в молекулу субстрата. Работают в составе мультиферментного комплекса, содержащего ФАД зависимую ДГ, Fe 2 S 2 белок, цитохромы Р 450 или В 5. Этот комплекс встроен в мембрану ЭПР или внутреннюю мембрану митохондрий.

5). Гидроксипероксидазы разрушают перекиси водорода и органические перекиси. Ферменты пероксидаза и каталаза. Пероксидазы, содержат

5). Гидроксипероксидазы разрушают перекиси водорода и органические перекиси. Ферменты пероксидаза и каталаза. Пероксидазы, содержат протогем, восстанавливают перекись до воды за счет хинонов, аскорбата или цитохрома с. Глутатионперосидаза, содержит селен, восстанавливает перекись до воды за счет глутатиона. Н 2 О 2 RH 2 → 2 Н 2 О R Каталаза, гемопротеин, использует одну Н 2 О 2 как донор е-, а вторую Н 2 О 2 как акцептор е-, в результате образуется вода и молекула кислорода. Каталазы много в крови, костном мозге, слизистых оболочках, почках и печени. 2 Н 2 О 2 → 2 Н 2 О О 2

Пути использования кислорода в клетке Оксидазный путь - окислительное фосфорилирование. Протекает в митохондриях, является

Пути использования кислорода в клетке Оксидазный путь — окислительное фосфорилирование. Протекает в митохондриях, является основным источником АТФ в аэробных тканях. Потребляет 90% кислорода. Монооксигеназный путь. Обеспечивает включение 1 атома кислорода в молекулу субстрата. Используется для синтеза новых веществ (стероидные гормоны), обезвреживания ксенобиотиков и токсических продуктов обмена в митохондриях и ЭПР.

 Диоксигеназный путь. Обеспечивает включение молекулы кислорода в молекулу субстрата. Используется для деградации АК

Диоксигеназный путь. Обеспечивает включение молекулы кислорода в молекулу субстрата. Используется для деградации АК и синтеза новых веществ.

Пероксидазный и радикальный пути. Кислород участвует в образовании перекисей и активных радикалов, которые необходимы

Пероксидазный и радикальный пути. Кислород участвует в образовании перекисей и активных радикалов, которые необходимы в пероксисомах для внутриклеточного пищеварения, разрушения макрофагами бактерий, вирусов, регуляции метаболизма и т. д. Перекиси и активные кислородные радикалы оказывают также повреждающее воздействие на структуры клеток и тканей, активируя ПОЛ. Разрушение перекисей и инактивация свободных радикалов осуществляется с помощью ферментативной и неферментативной антиокидантной системы.

Основные понятия Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – реакции, в которых меняется степень окисления субстрата за

Основные понятия Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – реакции, в которых меняется степень окисления субстрата за счет присоединения/отщепления: 1) 1 е-; 2) 2 е- и 2 Н ; 3) атомов кислорода. Биологическое окисление (БО) совокупность окислительно-восстановительных реакций, которые протекают во всех живых клетках. Субстрат БО – вещество, способное отдавать электрон. (Любые вещества, способные вступать в реакции окисления).

 Тканевое дыхание – окисление органических веществ в клетках, сопровождающееся потреблением О 2 и

Тканевое дыхание – окисление органических веществ в клетках, сопровождающееся потреблением О 2 и выделением воды. Субстрат тканевого дыхания – это вещество, которое отдает электрон непосредственно в цепь окислительного фосфорилирования. (Например, НАДН 2, ФАДН 2). Дыхательная цепь – цепь переноса электронов. В переносе электронов от субстратов БО к О 2 принимают участие: 1) НАД и НАДФ зависимые ДГ; 2) ФАД и ФМН зависимые ДГ; 3) цитохромы; 4) коэнзим Q; 5) белки, содержащие негеминовое железо.

АТФ как важнейший аккумулятор и источник энергии

АТФ как важнейший аккумулятор и источник энергии

Энергетический баланс одного оборота ЦТК В 4 окислительно-восстановительных реакциях ЦТК образуются 3 НАДН 2

Энергетический баланс одного оборота ЦТК В 4 окислительно-восстановительных реакциях ЦТК образуются 3 НАДН 2 и 1 ФАДН 2, которые направляются далее в дыхательную цепь окислительного фосфорилирования. В процессе окислительного фосфорилирования ДЦ из 1 НАДН 2 образуется 3 АТФ, из 1 ФАДН 2 — 2 АТФ. Из 1 ГТФ, образующейся в ЦТК за счет субстратного фосфорилирования, синтезируется 1 АТФ. Таким образом, за 1 цикл ЦТК из 3 НАДН 2, 1 ФАДН 2 и 1 ГТФ получается 12 АТФ.

Окислительное фосфорилирование Митохондрии - органеллы клеток. Они имеют 2 мембраны наружную гладкую и внутреннюю

Окислительное фосфорилирование Митохондрии — органеллы клеток. Они имеют 2 мембраны наружную гладкую и внутреннюю с многочисленными складками – кристами, внутреннее пространство митохондрий заполнено матриксом.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

 Наружная мембрана содержит много белка порина, образующего гидрофильные каналы, которые пропускаю через мембрану

Наружная мембрана содержит много белка порина, образующего гидрофильные каналы, которые пропускаю через мембрану неорганические ионы, метаболиты и даже небольшие белки (меньше 10 к. Да). Также она содержит ферменты: элонгазы (удлиняют молекулы насыщенных жирных кислот), кинуренингидроксилазу, моноаминооксидазу (маркер) и др. Межмембранное пространство митохондрий содержит аденилатциклазу, нуклеозиддифосфаткиназы.

 Внутренняя мембрана высокоспецифична, состоит на 70% из белков, которые выполняют каталитическую (окислительное фосфорилирование)

Внутренняя мембрана высокоспецифична, состоит на 70% из белков, которые выполняют каталитическую (окислительное фосфорилирование) и транспортную функцию. Внутренняя мембрана содержит ферменты: а). цепи окислительного фосфорилирования (цитохромоксидаза – маркер) б). СДГ в). βоксибутират ДГ; г). карнитинацилтрансферазу, д). карнитинацилтранслоказу. Внутренняя мембрана на 30% состоит из фосфолипидов, из них 20% приходиться на кардиолипин, который делает мембрану непроницаемой для всех ионов.

 Матрикс на 50% состоит из белка и содержит сотни различных ферментов. Это ферменты:

Матрикс на 50% состоит из белка и содержит сотни различных ферментов. Это ферменты: а). ЦТК; б). β-окисления жирных кислот; в). аминотрансферазы АСТ, АЛТ; г). глутамат ДГ д). фосфоенолпируваткарбоксилазу е). пируват ДГ. Также матрикс содержит несколько копий митохондриальной ДНК, митохондриальные рибосомы и т. РНК. В клетке содержится от сотни до тысячи митохондрий, их размер 2 -3 мкм в длину и 1 мкм в ширину.

Метаболические и гомеостатические функции митохондрий В митохондриях происходит: синтез АТФ и теплопродукция в реакция

Метаболические и гомеостатические функции митохондрий В митохондриях происходит: синтез АТФ и теплопродукция в реакция окислительного фосфорилирования; β-окисления жирных кислот; реакции ЦТК, через ЦТК протекают некоторые реакции глюконеогенеза, переаминирования, дезаминирования, липогенеза и синтеза гема, осуществляется интеграция белкового, липидного и углеводного обмена.

Причины и последствия повреждений митохондрий Повреждение внутренней мембраны митохондрий химическими и физическими факторами приводит

Причины и последствия повреждений митохондрий Повреждение внутренней мембраны митохондрий химическими и физическими факторами приводит разобщению окислительного фосфорилирования, нарушению синтеза АТФ, торможению анаболических реакций, межмембранного транспорта и всех видов обмена веществ.

Оксидазный путь использования кислорода в клетке Оксидазный путь потребления кислорода протекает в митохондриях, потребляет

Оксидазный путь использования кислорода в клетке Оксидазный путь потребления кислорода протекает в митохондриях, потребляет 90% О 2 и обеспечивает процесс окислительного фосфорилирования. Окислительным фосфорилированием называют синтез АТФ из АДФ и Н 3 РО 4 за счет энергии движении электронов по дыхательной цепи. Окислительное фосфорилирование является основным источником АТФ в аэробных клетках.

Хемиосмотическая теория Митчелла Для объяснения механизма окислительного фосфорилирования в 1961 году Митчеллом была предложена

Хемиосмотическая теория Митчелла Для объяснения механизма окислительного фосфорилирования в 1961 году Митчеллом была предложена хемиосмотическая теория, которая включала четыре независимых постулата, касавшиеся функции митохондрий: 1. Внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для всех ионов. 2. Она содержит ряд белков-переносчиков, осуществляющих транспорт необходимых метаболитов и неорганических ионов. 3. При прохождении электронов по дыхательной цепи внутренней мембраны происходит перемещение Н из матрикса в межмембранное пространство. 4. При достаточно большом протонном градиенте протоны начинают «течь» через АТФ-синтетазу, что сопровождается синтезом АТФ.

МЕХАНИЗМ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ Окислительное фосфорилирование состоит из процессов окисления и фосфорилирования, которые между собой

МЕХАНИЗМ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ Окислительное фосфорилирование состоит из процессов окисления и фосфорилирования, которые между собой сопряжены. Процесс окисления происходит при движении электронов по дыхательной цепи от субстратов тканевого дыхания на кислород. Дыхательная цепь окислительного фосфорилирования состоит из 4 белковых комплексов, встроенных во внутреннюю мембрану митохондрий и небольших подвижных молекул убихинона и цитохрома С, которые циркулируют в липидном слое мембраны между белковыми комплексами.

МЕЖМЕМБРАННОЕ ПРОСТРАНСТВО Комплекс III ФМН 5 Fe. S B 562 B 566 C 1

МЕЖМЕМБРАННОЕ ПРОСТРАНСТВО Комплекс III ФМН 5 Fe. S B 562 B 566 C 1 Fe. S Комплекс IV C a a 3 ½О 2 Q a a 3 ½О 2* Cu 2 ФАД Fe. S НАД НАД Н 2 сукцинат фумарат МАТРИКС АТФ синтаза Н 2 О Комплекс II Фн АДФ Изоцитрат α-КГ Сукцинил. Ко. А малат ЩУК АТФ

 Комплекс I – НАДН 2 дегидрогеназный комплекс – самый большой из дыхательных ферментных

Комплекс I – НАДН 2 дегидрогеназный комплекс – самый большой из дыхательных ферментных комплексов – имеет молекулярную массу свыше 800 КДа, состоит из более 22 полипептидных цепей, в качестве коферментов содержит ФМН и 5 железо-серных (Fe 2 S 2 и Fe 4 S 4) белков. Комплекс II – СДГ. В качестве коферментов содержит ФАД и железо-серный белок.

 Комплекс III – Комплекс b-c 1 (фермент QH 2 ДГ), имеет молекулярную массу

Комплекс III – Комплекс b-c 1 (фермент QH 2 ДГ), имеет молекулярную массу 500 КДа, состоит из 8 полипептидных цепей, и вероятно существует в виде димера. Каждый мономер содержит 3 гема, связанных с цитохромами b 562, b 566, с1, и железосерный белок. Комплекс IV – Цитохромоксидазный комплекс имеет молекулярную массу 300 КДа, состоит из 8 полипептидных цепей, существует в виде димера. Каждый мономер содержит 2 цитохрома (а и а 3) и 2 атома меди. Коэнзим Q (убихинон). Липид, радикал которого у млекопитающих образован 10 изопреноидными единицами (Q 10). Убихинон переносит по 2 Н и 2 е-.

 Этапы движения е- по дыхательной цепи 2 е- от НАДН 2, проходят через

Этапы движения е- по дыхательной цепи 2 е- от НАДН 2, проходят через I комплекс (ФМН→Fe. S белок) на Ко. Q, высвобождаемая при этом энергия обеспечивает перекачку Н (механизм переноса Н неизвестен). Ко. Q с 2 е- забирает у воды 2 Н из матрикса и превращается в Ко. QН 2 (восстановление Ко. Q проходит также с участием комплекса II). Ко. QН 2 переносит 2 е- на комплекс III, а 2 Н в межмембранное пространство. Цитохром С переносит е- c III комплекса на IV комплекс сбрасывает е- на О 2, высвобождаемая при этом энергия обеспечивает перекачку Н (механизм переноса Н неизвестен).

 При переносе Н  из матрикса в межмембранное пространство на внутренней мембране создается осмотический

При переносе Н из матрикса в межмембранное пространство на внутренней мембране создается осмотический градиент протонов ∆р. Н = 60 м. В (при ∆р. Н=1) (в матриксе р. Н выше, чем в цитозоле). Так каждый Н несет положительный заряд, на внутренней мембране также появляется разность потенциалов ∆ =160 м. В, внутренняя сторона мембраны заряжается отрицательно, внешняя – положительно. В сумме осмотический градиент протонов и разность потенциалов образуют электрохимический потенциал, который в типичной клетке составляет около 60 160=220 м. В.

Механизм переноса Н  через мембрану до конца не изучен. Вероятно, у разных компонентов дыхательной

Механизм переноса Н через мембрану до конца не изучен. Вероятно, у разных компонентов дыхательной цепи существуют разные механизмы сопряжения транспорта е- с перемещением Н . Образовавшийся на внутренней мембране митохондрий электрохимический потенциал используется для: фосфорилирования АДФ в АТФ; транспорта веществ через мембрану митохондрий; теплопродукцию.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

 АТФ-синтетаза обеспечивает обратимое взаимопревращение энергии электрохимического потенциала и энергии химических связей. Электрохимический потенциал

АТФ-синтетаза обеспечивает обратимое взаимопревращение энергии электрохимического потенциала и энергии химических связей. Электрохимический потенциал внутренней мембраны заставляет Н двигаться из межмебранного пространства по каналу АТФ-синтазы в матрикс митохондрий. При каждом переносе протонов через канал Fo энергия электрохимического потенциала расходуется на поворот стержня, в результате которого циклически изменяется конформация а- и β-субъединиц и все 3 активных центра, образованных парам α- и βсубъединиц, катализируют очередную фазу цикла: 1) связывание АДФ и Н 3 РО 4 2) образование фосфоангидридной связи АТФ; 3) освобождение конечного продукта АТФ.

Сопряжения и разобщения окислительного фосфорилирования Процесс окисления создает электрохимический потенциал, а процесс фосфорилирования его

Сопряжения и разобщения окислительного фосфорилирования Процесс окисления создает электрохимический потенциал, а процесс фосфорилирования его использует. Таким образом, электрохимический потенциал обеспечивает сопряжение (связывание) процессов окисления и фосфорилирования (окислительного фосфорилирования). Так как необходимый для сопряжения электрохимический потенциал создают I, III и IV комплексы дыхательной цепи, их называют пунктами сопряжения окисления и фосфорилирования.

 Разобщение дыхания и фосфорилирования называют явление исчезновения на мембране электрохимического потенциала под действием

Разобщение дыхания и фосфорилирования называют явление исчезновения на мембране электрохимического потенциала под действием разобщителей и прекращение синтеза АТФ. Разобщителями являются вещества, которые могут переносить протоны (протонофоры) или другие ионы (ионофоры) через мембрану минуя каналы АТФсинтетазы. В результате разобщения количество АТФ снижается, АДФ увеличивается, возрастает скорость потребления О 2, окисления НАДН 2, ФАДН 2, а образовавшаяся свободная энергия выделяется в виде теплоты. Как правило, разобщители — липофильные вещества, легко проходящие через мембраны. Например, вещество 2, 4 -динитрофенол (переносит Н ), лекарство — дикумарол, метаболит — билирубин, гормон щитовидной железы — тироксин, антибиотики — валиномицин и грамицидин.

Коэффициент окислительного фосфорилирования Коэффициентом окислительного фосфорилирования (Р/О) называют отношение количества фосфорной кислоты (Р), использованной

Коэффициент окислительного фосфорилирования Коэффициентом окислительного фосфорилирования (Р/О) называют отношение количества фосфорной кислоты (Р), использованной на фосфорилирование АДФ, к атому кислорода (О), поглощённого в процессе дыхания. При окисление молекулы НАДН 2, е- по дыхательной цепи проходят 3 пункта сопряжения, что обеспечивает синтез 3 АТФ при затрате 3 Н 3 РО 4 и 3 АДФ на 1 атом кислорода. Соответственно для НАДН 2 Р/О=3. При окисление молекулы ФАДН 2, е- по дыхательной цепи проходят только 2 пункта сопряжения, что обеспечивает синтез 2 АТФ при затрате 2 Н 3 РО 4 и 2 АДФ на 1 атом кислорода. Соответственно для ФАДН 2 Р/О=2. Эти величины Р/О отражают теоретический максимум синтеза АТФ, фактически эта величина меньше из-за затрат на транспорт.

Дыхательный контроль Зависимость интенсивности дыхания митохондрий от концентрации АДФ называют дыхательным контролем. В результате

Дыхательный контроль Зависимость интенсивности дыхания митохондрий от концентрации АДФ называют дыхательным контролем. В результате дыхательного контроля скорость синтеза АТФ соответствует потребностям клетки в энергии. Общее содержание АТФ в организме 30— 50 г, но каждая молекула АТФ в клетке «живёт» меньше минуты. В сутки у человека синтезируется 40— 60 кг АТФ и столько же распадается. В норме субстраты тканевого дыхания и О 2 находятся в достаточном количестве и не лимитируют окислительное фосфорилирование. Активность окислительного фосфорилирования ограничивает только концентрация АДФ, которая обратно пропорциональна концентрации АТФ. При нагрузке концентрация АТФ снижается, а АДФ увеличивается, что ускоряет дыхание и фосфорилирование. В состоянии покоя количество АТФ увеличивается, а АДФ снижается, что тормозит дыхание и фосфорилирование.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

Особенности окисления углерода в кислородном конвертере при разных способах подачи дутья

МЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ

УДК 669.18.001

Филатова Т.А., Иванин А.В., Брусникова А.В., Колесников Ю.А.

ОСОБЕННОСТИ ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕРОДА В КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТЕРЕ ПРИ РАЗНЫХ СПОСОБАХ ПОДАЧИ ДУТЬЯ

Аннотация. Представлены результаты расчётов некоторых параметров конвертерной плавки в зависимости от содержания СО2 в газе из реакционной зоны, степени дожигания СО в газовой фазе и доли поступления тепла на нагрев металла от этого дожигания.

Ключевые слова: окисление углерода, кислородный конвертер, реакции окисления, расчёт параметров плавки, ККЦ ОАО «ММК».

Реакцию окисления углерода часто называют основной реакцией сталеплавильных процессов. При окислении (выгорании) углерода происходит так называемое кипение металла в результате выделения пузырей СО. В процессе кипения происходят перемешивание металла, выравнивание его химического состава и температуры, увеличивается площадь соприкосновения металла со шлаком, что, в свою очередь, ускоряет протекание всех процессов на границе шлак-металл, из металла удаляются газы и неметаллические включения [1].

Окисление углерода происходит в течение всего периода продувки. При взаимодействии струи кислорода с углеродом происходят реакции: [С] 1{о2} = {СО}, [С] {О2} = {СО2}.

80-95% углерода окисляется до СО преимущественно по первой реакции, а оставшиеся 5-20 % углерода — до СО2.

Кроме указанных выше основных реакций, в конвертере с верхней продувкой получает развитие реакция частичного дожигания СО до СО2 над ванной:

{СО} 1{О2} = {СО2}.

Скорость окисления углерода определяется интенсивностью подачи кислорода. Для образования пузырей СО и соответственно протекания реакции обезуглероживания нужен определенный уровень перегрева металла над линией ликвидуса. В особенности заметно воздействие температуры при перегреве более 100 °С. Так как реакция идет преимущественно в зоне воздействия струй кислорода, то условия ее протекания значительно зависят и от конструкции фурмы.

Таким образом, по мере увеличения температуры металла и понижения концентрации примесей, имеющих высокое сродство к кислороду, как кремний и марганец, скорость окисления углерода растет и через 5-7 мин после начала продувки достигает наибольшего значения. Степень полезного использования кислорода в этот момент приближается к 100%. Для

того чтобы в этот период плавки создать условия выделения СО и обеспечить наибольшее внедрение подаваемого кислорода для окисления углерода (а не железа), фурму несколько опускают, струи кислорода более активно внедряются в металл, площадь поверхности раздела окислительный газ — металл резко растет. Условия протекания реакции окисления углерода оказываются благоприятными: на окисление углерода в эти моменты расходуется больше кислорода, чем подается через фурму (отчасти расходуются оксиды железа шлака). Так длится 5-10 мин (в зависимости от интенсивности подачи кислорода) до момента, когда концентрация углерода снизится до ~0,10%, и скорость окисления углерода при всем этом резко понижается [2].

В настоящее время отсутствуют способы прямого измерения состава конвертерного газа, образующегося в реакционной зоне, степени дожигания СО до СО2 в газовой фазе, доли тепла от дожигания СО в тепловом балансе плавки. Эти параметры можно определить расчётом по математической модели периода продувки конвертерной плавки при различных режимах подачи дутья. С этой целью разработана математическая модель периода продувки, составленная на основе уравнений материального и теплового балансов плавки, включающих массу, состав и температуру металла, шлака и газа [3, 4].

В качестве базового варианта были использованы усреднённые параметры производственных данных выплавки стали марки 08Ю в условиях кислородно-конвертерного цеха ОАО «ММК» для регламентированной технологической инструкции параметров дутьевого режима.

Расчёты производились в электронных таблицах Microsoft Excel путём совместного решения балансовых уравнений методом итераций [5].

Результаты расчётов некоторых параметров конвертерной плавки в зависимости от содержания СО2 в газе из реакционной зоны, степени дожигания СО в реакционной зоне и доли поступления тепла на нагрев металла от этого дожигания представлены на рис. 1-4.

№1 (13). 2022

27

Раздел 3

—Доля leiiJid ui дижиганин

СО — Or 1

-СИЗ

—Даля тепла от дожигания

30% СО-ОД -03

75 SO 85 90 95 100

Окисляется углерода до СО в реакционной зоне, %

Рис. 1. Изменение расхода жидкого чугуна от развития реакции окисления углерода

23000

??500

22000

21500

ч

21000

CL

<5 20500

1 20000

it

о

■t 19500

¡C

CL

19000

-ж-ж—

— Долч тепла от до^иганм 5% СО-ОД

-0,3

-0,5 -0,7

— Доля тепло от

дожт ан ин 30% СО — 0,1

0,3

-0,5 0,7

Окисляется углерода до СО в реакционной зоне, %

Рис. 2. Изменение расхода дутья от развития реакции окисления углерода

326

324

н

я X 322

z

>■ т 320

о

о 318

-* 316

Í эй 314

я

о. 312

T7u

170 270 370 470 570

Расход дутья снизу, м3

Рис. 3. Влияние расхода инертного газа, подаваемого в конвертерную ванну снизу, на расход жидкого чугуна

170 2 70 370 470 570

Расход дутья снизу, м3

Рис. 4. Изменение содержания оксидов железа в шлаке при различных расходах дутья снизу

Литература

1. Бигеев А.М., Бигеев В.А. Металлургия стали. Теория и технология плавки стали: учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2000. 544 с.

2. Кудрин В.А. Теория и технология производства стали: учебник для вузов. М.: Мир; ООО «Издательство АСТ», 2003. 528 с., ил.

3. Филатова Т.А., Колесникоа Ю.А. Влияние условий окисления углерода на показатели выплавки стали в конвертере // Литейные процессы: межрегион. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2022. Вып. 11. С. 63-71.

4. Колесников Ю.А., Буданов Б.А., Сергеев Д.С. Структура и размеры реакционной зоны при подаче кислородного дутья в металлический расплав сверху // Литейные процессы: межрегион. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2022. Вып. 10. С. 68-73.

5. Колесников Ю.А. Расчет расхода лома на плавку стали в конвертере с использованием электронных таблиц // Теория и технология металлургического производства. межрегиональный сб. науч. трудов / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2006. Вып. 6. С. 34 — 39.

Сведения об авторах

Филатова Татьяна Александровна — магистрант института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: filatova.tanechka@mail.ru

Иванин Антон Дмитриевич — аспирант института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

Брусникова Алена Викторовна — аспирант института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

Колесников Юрий Алексеевич — канд. техн. наук, доц. института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

♦ ♦ ♦

28

Теория и технология металлургического производства

Угарный газ, химические свойства, получение

1

H

ВодородВодород

1,008

1s1

2,2

Бесцветный газ

пл=-259°C

кип=-253°C

2

He

ГелийГелий

4,0026

1s2

Бесцветный газ

кип=-269°C

3

Li

ЛитийЛитий

6,941

2s1

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

пл=180°C

кип=1317°C

4

Be

БериллийБериллий

9,0122

2s2

1,57

Светло-серый металл

пл=1278°C

кип=2970°C

5

B

БорБор

10,811

2s2 2p1

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

пл=2300°C

кип=2550°C

6

C

УглеродУглерод

12,011

2s2 2p2

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

пл=3550°C

кип=4830°C

7

N

АзотАзот

14,007

2s2 2p3

3,04

Бесцветный газ

пл=-210°C

кип=-196°C

8

O

КислородКислород

15,999

2s2 2p4

3,44

Бесцветный газ

пл=-218°C

кип=-183°C

9

F

ФторФтор

18,998

2s2 2p5

4,0

Бледно-желтый газ

пл=-220°C

кип=-188°C

10

Ne

НеонНеон

20,180

2s2 2p6

Бесцветный газ

пл=-249°C

кип=-246°C

11

Na

НатрийНатрий

22,990

3s1

0,93

Мягкий серебристо-белый металл

пл=98°C

кип=892°C

12

Mg

МагнийМагний

24,305

3s2

1,31

Серебристо-белый металл

пл=649°C

кип=1107°C

13

Al

АлюминийАлюминий

26,982

3s2 3p1

1,61

Серебристо-белый металл

пл=660°C

кип=2467°C

14

Si

КремнийКремний

28,086

3s2 3p2

1,9

Коричневый порошок / минерал

пл=1410°C

кип=2355°C

15

P

ФосфорФосфор

30,974

3s2 3p3

2,2

Белый минерал / красный порошок

пл=44°C

кип=280°C

16

S

СераСера

32,065

3s2 3p4

2,58

Светло-желтый порошок

пл=113°C

кип=445°C

17

Cl

ХлорХлор

35,453

3s2 3p5

3,16

Желтовато-зеленый газ

пл=-101°C

кип=-35°C

18

Ar

АргонАргон

39,948

3s2 3p6

Бесцветный газ

пл=-189°C

кип=-186°C

19

K

КалийКалий

39,098

4s1

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

пл=64°C

кип=774°C

20

Ca

КальцийКальций

40,078

4s2

1,0

Серебристо-белый металл

пл=839°C

кип=1487°C

21

Sc

СкандийСкандий

44,956

3d1 4s2

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

пл=1539°C

кип=2832°C

22

Ti

ТитанТитан

47,867

3d2 4s2

1,54

Серебристо-белый металл

пл=1660°C

кип=3260°C

23

V

ВанадийВанадий

50,942

3d3 4s2

1,63

Серебристо-белый металл

пл=1890°C

кип=3380°C

24

Cr

ХромХром

51,996

3d5 4s1

1,66

Голубовато-белый металл

пл=1857°C

кип=2482°C

25

Mn

МарганецМарганец

54,938

3d5 4s2

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

пл=1244°C

кип=2097°C

26

Fe

ЖелезоЖелезо

55,845

3d6 4s2

1,83

Серебристо-белый металл

пл=1535°C

кип=2750°C

27

Co

КобальтКобальт

58,933

3d7 4s2

1,88

Серебристо-белый металл

пл=1495°C

кип=2870°C

28

Ni

НикельНикель

58,693

3d8 4s2

1,91

Серебристо-белый металл

пл=1453°C

кип=2732°C

29

Cu

МедьМедь

63,546

3d10 4s1

1,9

Золотисто-розовый металл

пл=1084°C

кип=2595°C

30

Zn

ЦинкЦинк

65,409

3d10 4s2

1,65

Голубовато-белый металл

пл=420°C

кип=907°C

31

Ga

ГаллийГаллий

69,723

4s2 4p1

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

пл=30°C

кип=2403°C

32

Ge

ГерманийГерманий

72,64

4s2 4p2

2,0

Светло-серый полуметалл

пл=937°C

кип=2830°C

33

As

МышьякМышьяк

74,922

4s2 4p3

2,18

Зеленоватый полуметалл

субл=613°C

(сублимация)

34

Se

СеленСелен

78,96

4s2 4p4

2,55

Хрупкий черный минерал

пл=217°C

кип=685°C

35

Br

БромБром

79,904

4s2 4p5

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

пл=-7°C

кип=59°C

36

Kr

КриптонКриптон

83,798

4s2 4p6

3,0

Бесцветный газ

пл=-157°C

кип=-152°C

37

Rb

РубидийРубидий

85,468

5s1

0,82

Серебристо-белый металл

пл=39°C

кип=688°C

38

Sr

СтронцийСтронций

87,62

5s2

0,95

Серебристо-белый металл

пл=769°C

кип=1384°C

39

Y

ИттрийИттрий

88,906

4d1 5s2

1,22

Серебристо-белый металл

пл=1523°C

кип=3337°C

40

Zr

ЦирконийЦирконий

91,224

4d2 5s2

1,33

Серебристо-белый металл

пл=1852°C

кип=4377°C

41

Nb

НиобийНиобий

92,906

4d4 5s1

1,6

Блестящий серебристый металл

пл=2468°C

кип=4927°C

42

Mo

МолибденМолибден

95,94

4d5 5s1

2,16

Блестящий серебристый металл

пл=2617°C

кип=5560°C

43

Tc

ТехнецийТехнеций

98,906

4d6 5s1

1,9

Синтетический радиоактивный металл

пл=2172°C

кип=5030°C

44

Ru

РутенийРутений

101,07

4d7 5s1

2,2

Серебристо-белый металл

пл=2310°C

кип=3900°C

45

Rh

РодийРодий

102,91

4d8 5s1

2,28

Серебристо-белый металл

пл=1966°C

кип=3727°C

46

Pd

ПалладийПалладий

106,42

4d10

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1552°C

кип=3140°C

47

Ag

СереброСеребро

107,87

4d10 5s1

1,93

Серебристо-белый металл

пл=962°C

кип=2212°C

48

Cd

КадмийКадмий

112,41

4d10 5s2

1,69

Серебристо-серый металл

пл=321°C

кип=765°C

49

In

ИндийИндий

114,82

5s2 5p1

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

пл=156°C

кип=2080°C

50

Sn

ОловоОлово

118,71

5s2 5p2

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

пл=232°C

кип=2270°C

51

Sb

СурьмаСурьма

121,76

5s2 5p3

2,05

Серебристо-белый полуметалл

пл=631°C

кип=1750°C

52

Te

ТеллурТеллур

127,60

5s2 5p4

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

пл=450°C

кип=990°C

53

I

ИодИод

126,90

5s2 5p5

2,66

Черно-серые кристаллы

пл=114°C

кип=184°C

54

Xe

КсенонКсенон

131,29

5s2 5p6

2,6

Бесцветный газ

пл=-112°C

кип=-107°C

55

Cs

ЦезийЦезий

132,91

6s1

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

пл=28°C

кип=690°C

56

Ba

БарийБарий

137,33

6s2

0,89

Серебристо-белый металл

пл=725°C

кип=1640°C

57

La

ЛантанЛантан

138,91

5d1 6s2

1,1

Серебристый металл

пл=920°C

кип=3454°C

58

Ce

ЦерийЦерий

140,12

f-элемент

Серебристый металл

пл=798°C

кип=3257°C

59

Pr

ПразеодимПразеодим

140,91

f-элемент

Серебристый металл

пл=931°C

кип=3212°C

60

Nd

НеодимНеодим

144,24

f-элемент

Серебристый металл

пл=1010°C

кип=3127°C

61

Pm

ПрометийПрометий

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

пл=1080°C

кип=2730°C

62

Sm

СамарийСамарий

150,36

f-элемент

Серебристый металл

пл=1072°C

кип=1778°C

63

Eu

ЕвропийЕвропий

151,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=822°C

кип=1597°C

64

Gd

ГадолинийГадолиний

157,25

f-элемент

Серебристый металл

пл=1311°C

кип=3233°C

65

Tb

ТербийТербий

158,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1360°C

кип=3041°C

66

Dy

ДиспрозийДиспрозий

162,50

f-элемент

Серебристый металл

пл=1409°C

кип=2335°C

67

Ho

ХольмийХольмий

164,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1470°C

кип=2720°C

68

Er

ЭрбийЭрбий

167,26

f-элемент

Серебристый металл

пл=1522°C

кип=2510°C

69

Tm

ТулийТулий

168,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1545°C

кип=1727°C

70

Yb

ИттербийИттербий

173,04

f-элемент

Серебристый металл

пл=824°C

кип=1193°C

71

Lu

ЛютецийЛютеций

174,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=1656°C

кип=3315°C

72

Hf

ГафнийГафний

178,49

5d2 6s2

Серебристый металл

пл=2150°C

кип=5400°C

73

Ta

ТанталТантал

180,95

5d3 6s2

Серый металл

пл=2996°C

кип=5425°C

74

W

ВольфрамВольфрам

183,84

5d4 6s2

2,36

Серый металл

пл=3407°C

кип=5927°C

75

Re

РенийРений

186,21

5d5 6s2

Серебристо-белый металл

пл=3180°C

кип=5873°C

76

Os

ОсмийОсмий

190,23

5d6 6s2

Серебристый металл с голубоватым оттенком

пл=3045°C

кип=5027°C

77

Ir

ИрридийИрридий

192,22

5d7 6s2

Серебристый металл

пл=2410°C

кип=4130°C

78

Pt

ПлатинаПлатина

195,08

5d9 6s1

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1772°C

кип=3827°C

79

Au

ЗолотоЗолото

196,97

5d10 6s1

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

пл=1064°C

кип=2940°C

80

Hg

РтутьРтуть

200,59

5d10 6s2

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

пл=-39°C

кип=357°C

81

Tl

ТаллийТаллий

204,38

6s2 6p1

Серебристый металл

пл=304°C

кип=1457°C

82

Pb

СвинецСвинец

207,2

6s2 6p2

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

пл=328°C

кип=1740°C

83

Bi

ВисмутВисмут

208,98

6s2 6p3

Блестящий серебристый металл

пл=271°C

кип=1560°C

84

Po

ПолонийПолоний

208,98

6s2 6p4

Мягкий серебристо-белый металл

пл=254°C

кип=962°C

85

At

АстатАстат

209,98

6s2 6p5

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=302°C

кип=337°C

86

Rn

РадонРадон

222,02

6s2 6p6

2,2

Радиоактивный газ

пл=-71°C

кип=-62°C

87

Fr

ФранцийФранций

223,02

7s1

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=27°C

кип=677°C

88

Ra

РадийРадий

226,03

7s2

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=700°C

кип=1140°C

89

Ac

АктинийАктиний

227,03

6d1 7s2

1,1

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=1047°C

кип=3197°C

90

Th

ТорийТорий

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

91

Pa

ПротактинийПротактиний

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

92

U

УранУран

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

пл=1132°C

кип=3818°C

93

Np

НептунийНептуний

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

94

Pu

ПлутонийПлутоний

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

95

Am

АмерицийАмериций

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

96

Cm

КюрийКюрий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

97

Bk

БерклийБерклий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

98

Cf

КалифорнийКалифорний

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

99

Es

ЭйнштейнийЭйнштейний

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

Fm

ФермийФермий

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

Md

МенделевийМенделевий

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

No

НобелийНобелий

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

Lr

ЛоуренсийЛоуренсий

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

Rf

РезерфордийРезерфордий

267

6d2 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

Db

ДубнийДубний

268

6d3 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

Sg

СиборгийСиборгий

269

6d4 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

Bh

БорийБорий

270

6d5 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

Hs

ХассийХассий

277

6d6 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

Mt

МейтнерийМейтнерий

278

6d7 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

Ds

ДармштадтийДармштадтий

281

6d9 7s1

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Углеводы: моносахариды. важнейшие представители

Данный видеоурок посвящён моносахаридам (глюкозе и фруктозе), их составу и строению, функциональным группам, линейным и циклическим формулам, физическим и химическим свойствам глюкозы, качественным реакциям глюкозы, получению и применению моносахаридов.

Углеводы
– это органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько
гидроксильных групп.

Само
название происходит от слов «гидраты углерода» и было предложено в 1844 году К.
Шмидтом. Первые представители этого класса описывались формулой Cx(H2O)y, то есть соотношение
атомов водорода и кислорода 2 : 1, то есть такое же, как в воде.

Углеводы
делятся на моносахариды, дисахариды и полисахариды в
зависимости от числа молекул моносахаридов, которые образуются при гидролизе.
Моносахариды гидролизу не подвергаются, дисахариды состоят из двух остатков
моносахаридов, полисахариды состоят из большого числа моносахаридов.

Все
моносахариды по числу углеродных атомов делят на тетрозы, у которых
четыре атома углерода, пентозы, у которых пять атомов углерода и гексозы,
у которых шесть атомов углерода. К пентозам относят рибозу5Н10О5)
и дезоксирибозу5Н10О4). К гексозам
относят глюкозу и фруктозу6Н12О6).

Рассмотрим особенности строения
глюкозы. Из структурной формулы глюкозы видно, что это – бифункциональное
соединение
, которое содержит в молекуле альдегидную группу и пять
гидроксильных групп. Линейная форма молекулы глюкозы существует только в
растворе, а в твёрдом виде глюкоза существует в циклической α- или
β-форме.

Переход линейной формы глюкозы в
циклическую происходит, когда альдегидная группа близко подойдет к пятому
углеродному атому. Тогда произойдет её взаимодействие с гидроксильной группой и
образуется новая гидроксильная группа. Это приводит к замыканию молекулы через
кислородный атом в шестичленное кольцо, и альдегидной группы в такой молекуле
уже не будет.

Процесс превращения альдегидной формы
в циклическую обратим. В растворе существует подвижное
равновесие между ними. Оно сильно смещено в сторону образования циклической
формы.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

α-
и β-формы отличаются положением гидроксогруппы при первом атоме углерода,
а также температурами плавления.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

Фруктоза
является
изомером глюкозы. В отличие от молекулы глюкозы, в молекуле фруктозы содержится
карбонильная группа, в циклической форме фруктозы содержится пять атомов
углерода, а не шесть, как в молекуле глюкозы.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

Глюкоза
– это бесцветное кристаллическое вещество, которое хорошо растворимо в воде,
сладкое на вкус (от лат. «глюкос» − сладкий). Глюкоза и фруктоза
содержится в плодах и цветках, листьях и корнях. Особенно много её в соке
винограда и спелых фруктах. Мёд также состоит из смеси глюкозы и фруктозы.

В
крови человека массовая доля глюкозы составляет 0,1 %. Содержание глюкозы в
крови регулируется гормоном инсулином. При сахарном диабете глюкоза содержится
в крови и моче в повышенной концентрации. Поэтому людям, страдающим от
сахарного диабета, следует ежедневно вводить инъекции инсулина.

Фруктоза представляет собой безводные кристаллы,
имеющие форму игл. Фруктоза легко растворяется в воде и спирте. Фруктоза вместе
с глюкозой содержится в сладких фруктах, мёде. Среди всех моносахаридов
фруктоза обладает самым сладким вкусом.

Химические свойства глюкозы обусловлены наличием альдегидной
группы
и гидроксильных групп. То есть глюкоза – это альдегидоспирт.

Для глюкозы характерны реакции окисления по
альдегидной группе. Так, в реакции глюкозы с бромной водой образуется
глюконовая кислота и происходит обесцвечивание раствора брома. Поэтому эту
реакцию можно использовать для качественного определения альдегидной группы в
глюкозе.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

Кроме этого, глюкоза вступает в реакцию с
аммиачным раствором оксида серебра (I). При этом образуется глюконовая кислота. Эта реакция также является
качественной на альдегидную группу и называется реакцией «серебряного
зеркала»
.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

Если к свежеприготовленному раствору 
гидроксида меди (II)
прилить раствор глюкозы, то появляется ярко-синее окрашивание раствора. Эта
реакция является качественной на многоатомные спирты, а в молекуле глюкозы 5
гидроксильных групп.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

Если же эту смесь нагреть, то реакция идёт по
альдегидной группе, образуется глюконовая кислота и выпадает осадок красного
цвета – оксид меди (I). Эту
реакцию можно использовать для качественного обнаружения глюкозы.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

Кроме реакций окисления для глюкозы характерны
реакции восстановления. Так, при восстановлении глюкозы водородом в присутствии
катализатора, образуется шестиатомный спирт – сорбит.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

Глюкоза обладает и специфическими свойствами. К
таким реакциям относится реакция брожения. При этом под действием
ферментов образуются различные вещества. При спиртовом брожении глюкозы
образуется спирт этанол и углекислый газ. Этот процесс используют при
производстве спирта, вина, пива, в хлебопечении.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

При молочнокислом брожении образуется молочная
кислота
.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

Молочнокислое
брожение вызвано бактериями рода Lactobacillus
и
используется для получения простокваши, кефира, творога, сметаны, сыра,
молочной кислоты. Молочная кислоты образуется при квашении капусты, силосовании
кормов. Молочная кислота применяется в текстильной и кожевенной промышленности.

Маслянокислое брожение глюкозы идёт с
образованием масляной кислоты, водорода и оксида углерода (IV).

В
природе глюкоза образуется в процессе фотосинтеза в зелёных растениях
под действием солнечного света при участии хлорофилла.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

Синтез
глюкозы из муравьиного альдегида осуществил в 1861 году А. М. Бутлеров.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

В
промышленности глюкозу получают гидролизом крахмала в присутствии серной
кислоты.

Энергетический обмен: подготовительный этап, бескислородное окисление (гликолиз), кислородное окисление (дыхание)

Глюкоза
– это ценный энергетический продукт, так как при окислении глюкозы образуется
энергия, необходимая для жизнедеятельности организма. Глюкозу применяют в
медицине как питательное вещество, её используют для получения аскорбиновой
кислоты, сорбита, биополимеров, в кондитерской промышленности (в составе
патоки), её используют для изготовления зеркал, ёлочных украшений (серебрение),
в текстильной промышленности глюкозу используют для отделки тканей.

Таким образом, молекула глюкозы содержит
альдегидную группу и пять гидроксильных групп. Глюкоза образует линейную и
циклическую формы. Изомером глюкозы является фруктоза. Для глюкозы характерны
реакции окисления, восстановления, брожения. В промышленности глюкозу получают
кислотным гидролизом из крахмала. Глюкоза имеет широкое применение.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий