Chemische Experimente    

Experiment des Monats
November 2007

Hydrolyse von Stärke und Zellulose


Stärke und Zellulose sind Polymere, die aus Glucose-Molekülen aufgebaut sind. Beide Makromoleküle können hydrolysiert werden, jedoch unterscheiden sich die Reaktionsbedingungen dabei erheblich.

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Geräte und Chemikalien:
2 Bechergläser, 2 Reagenzgläser, Wasserbad, Heizplatte, Glastrichter, Rundfilter;
Stärke (Mehl, Speisestärke, etc.), Papier (oder Zellulose-Fasern, z.B. Baumwollstoff, Watte) 10%ige Salzsäure, konz. Schwefelsäure, Natriumcarbonat;
FEHLING-Reagenz: Kupfersulfat, Natriumhydroxid, Kaliumnatriumtartrat.

Durchführung:
(1) Einen Spatel voll Stärke in 100 ml Wasser geben und aufkochen, bis eine klare Lösung entstanden ist. In die heiße Lösung 10 Tropfen 10%ige Salzsäure geben und 5 min. kochen. Mit Natriumcarbonat die saure Lösung neutralisieren. Mit dem Hydrolysat die FEHLING-Probe durchführen.
(2) Ein Stück Filterpapier (oder andere Zellulose-Fasern) mit 5 ml konz. Schwefelsäure versetzen und zu einem Brei verrühren. Vorsichtig (!) 40 ml Wasser zugeben und 30 min. kochen. Die Lösung filtrieren, mit Natronlauge oder Natriumcarbonat neutralisieren und die FEHLING-Probe durchführen.
Beim zweiten Versuch (Zellulose-Spaltung) erfolgt der Fehling-Nachweis meist nicht so eindrucksvoll wie sonst bei Zuckern, ist aber dennoch als positiv erkennbar.

Amylose
Amylose
Cellulose
Cellulose

Erklärung:
Amylose (Stärke) und Cellulose bestehen jeweils aus Glucose-Einheiten. Sie unterscheiden sich nur in der Art, wie diese Moleküle verknüpft sind. Bei der Amylose liegt eine α-glycosidische Bindung vor, die relativ leicht hydrolytisch gespalten werden kann. Um eine positive Fehling-Reaktion auszulösen, reichen schon kurzkettige Bruchstücke aus. Die Stärke-Hydrolyse läuft auch im Organismus bei der Verdauung (katalysiert durch Enzyme) ab.
Die β-glycosidischen Bindungen der Cellulose sind stabiler. Sie werden nur durch konzentrierte Säuren - bzw. in der Natur von bestimmten Bakterien oder Pilzen gespalten. Die Hydrolyse von Cellulose durch konzentrierte Säuren wird beispielsweise bei der "Holzverzuckerung" angewandt.

Gefahren: ätzend gesundheitsschädlich
Salzsäure, Schwefelsäure und Natronlauge sind ätzend, Kupfersulfat ist gesundheitsschädlich.

Entsorgung:
Die Lösungen werden zum Schwermetallabfall gegeben.

Literatur & Links:
Peter Grob: Einfache Schulversuche zur Lebensmittelchemie, Experiment 2.13 - S. 62-64
F. Bukatsch, W. Glöckner: "Experimentelle Schulchemie", Bd. 8 - Versuch 116, S. 135-140 & Versuch 125, S. 159-162
J. Gasteiger, A. Hofmann, A. Schunk: Chemie für Mediziner: Glykoside
Edith Nitsche: persönliche Mitteilung

Frau Dr. Edith Nitsche, Institut für Didaktik der Chemie, J.W.Goethe-Universität Frankfurt am Main, danke ich sehr herzlich für die Unterstützung.


Oktober 2007: Pyrolyse von Eiweiß

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Seite erstellt am: Mittwoch, 31. Oktober 2007, A. Schunk, Institut für Didaktik der Chemie, Johann Wolfgang Goethe Universität Frankfurt am Main.

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