วันจันทร์ที่ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2553

สารชีวโมเลกุล

สารชีวโมเลกุล (Biomolicules) หมายถึง สารประกอบที่ทำหน้าที่ 2 อย่างในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต คือ เป็นโครงสร้างและสารทำหน้าที่ของเซลล์ สารเหล่านี้ได้แก่ น้ำ เกลือแร่ โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ลิปิด และกรดนิวคลีอิก อาจรวมถึงก๊าซออกซิเจนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วย

คาร์โบไฮเดรต
           คาร์โบไฮเดรต (Carbohydrate) คือ สารอินทรีย์ที่ประกอบด้วยธาตุ C H และ O อัตราส่วนโดยอะตอม ของ H : O = 2 :1 เช่น C 3H 6O 3 C 6H 12O 6 (C 6H 10O 5) n โดยมีหมู่คาร์บอกซาลดีไฮด์ (-CHO) และหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) หรือหมู่คาร์บอนิล (-CO) และหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) เป็นหมู่ฟังก์ชัน
ประเภทของคาร์โบไฮเดรต
คาร์โบไฮเดรตสามารถแบงตามโครงสร้างออกเปน 3 ประเภท คือ
           1. มอนอแซ็กคาไรด (Monosaccharides) หรือน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว มีสูตรทั่วไปเปน C n H2n O n ซึ่งจะมี 2 ประเภทคือ
              - น้ำตาลอัลโดส (aldoses) เปนน้ำตาลที่มีหมูคารบอกซาลดีไฮด ( ) เชน กลูโคส กาแลกโตส และไรโบส เปนตน
              - น้ำตาลคีโตส (ketoses) เปนน้ำตาลที่มีหมูคารบอนิล ( ) ไ ดแก ฟรุกโตส เปนตน
            2. ไดแซ็กคาไรด (Disaccharides) หรือน้ำตาลโมเลกุลคู่ ได้แก่ แลคโตส มอลโตส และซูโครส ซึ่งเกิดจากการรวมตัวของ Monosacharide 2 โมเลกุล โดยกําจัดน้ำออกไป 1 โมเลกุล เชน ซูโครส (C12H22O11) เกิดจากกลูโคสรวมตัวกับฟรุกโตส


            3 . พอลีแซ็กคาไรด (Polysaccharides) เช่น แป้ง เซลลูโลส ไกลโคเจน (ดังภาพข้างล่าง) เกิดจาก Monosacharide หลายๆ โมเลกุลจำนวนมากมายต่อรวมกันเป็นพอลิเมอร์ ดังสมการ

n C6H12O6 ---------------> ( C6H10O5 )n + n H 2O

Polysacharide แบ่งตามแหล่งที่พบได้ดังนี้
- จากพืช ได้แก่ แปง (Starch) เซลลูโลส (Cellulose) และอะไมโลส (Amylose)
- จากสัตว ได้แก่ ไกลโคเจน (Glycogen)

สมบัติของคาร์โบไฮเดรต
         1. มอนอแซ็กคาไรด (Monosaccharides) มีสถานะเป็นของแข็ง ละลายน้ำ มีรสหวาน ทำปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกต์เกิดตะกอนสีแดงอิฐ (Cu 2O)
         2. ไดแซ็กคาไรด (Disaccharides)มีสถานะเป็นของแข็ง ละลายน้ำ มีรสหวาน สามารถเกิดการไฮโดรลิซิสได้ Monosaccharide 2 โมเลกุล และทำปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกต์เกิดตะกอนสีแดงอิฐ (Cu 2O) ยกเว้นซูโครส
         3. พอลีแซ็กคาไรด (Polysaccharides) มี สถานะเป็นของแข็ง ไม่ละลายน้ำ ไม่มีรสหวาน เกิดการไฮโดรลิซิสได้ Monosaccharide ที่เป็นกลูโคสจำนวนมากมาย
การทดสอบคาร์โบไฮเดรต
         1. มอนอแซ็กคาไรด์และไดแซ็กคาไรด์ ซึ่งเป็น สารอินทรีย์ที่มีหมู่คาร์บอกซาลดีไฮด์ (-CHO) เมื่อต้มกับสารละลายเบเนดิกต์ (Cu 2+/ OH -)

สารละลายเบเนดิกต (Benedict solution) เป็นสารละลายผสมระหว่าง CuSO 4 Na 2CO 3 และโซเดียมซิเตรด เป็น Cu 2+/ OH - มีสีน้ำเงิน
        2. พอลีแซ็กคาไรด์
            2.1 แปง : เติมสารละลายไอโอดีนจะได้ตะกอนสีน้ำเงิน แตไมใหตะกอนสีแดงกับสารละลายเบเนดิกต
            2.2 น้ำตาลโมเลกุลใหญ เช่น แปง และสำลี ( เซลลูโลส) เมื่อนำมาเติมสารละลายเบเนดิกซ จะไม่เห็นการเปลี่ยนแปลง แตถาเติมกรดแลวนำมาตมจะเกิดปฎิกริยาไฮโดรลิซิส ซึ่งสามารถเกิดตะกอนสีแดงอิฐกับสารละลายเบเนดิกซได เกร็ดความรู้เพิ่มเติม
            เมื่อรับประทานพวกแปงในน้ำลายจะมีเอนไซมอะไมเลส (Amylase) จะเปลี่ยนเปนน้ำตาลที่รางกายนำไปใชไดถามีเหลือจะเก็บสะสมไวที่ตับหรือกลามเนื้อ
การหมัก (Fermentation) คือ กระบวนการเปลี่ยนสารอินทรีย์ในการที่ไม่ใช้ O 2 โดยมีสิ่งมีชีวิต เช่น ยีสต์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ได้สารผลิตภัณฑ์ เช่น แอลกอฮอล์ ดังสมการ
ลิพิด
          ลิปิด (Lipid) คือ สารประกอบอินทรีย์ที่ได้จากเนื้อเยื่อพืชและสัตว์ เป็นสารที่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ เป็นโมเลกุลโควาเลนต์ไม่มีขั้ว เช่น เบนซีน เป็นสารที่ไม่ละลายน้ำ ตัวอย่าง ไขมัน น้ำมัน แว็กซ์ ( wax) สเตอรอยด์ เป็นต้น
          กรดไขมัน (Fatty acid)
                      กรดไขมัน เปนกรดที่เกิดในธรรมชาติจากการไฮโดรลิซิสไตรกลีเซอไรด ( เปนปฏิกิริยายอนกลับของปฏิกิริยาเอสเทอริฟเคชัน) กรดไขมันที่พบโดยทั่วไปจะมีจํานวนของคารบอนเปนเลขคู ที่พบมาก คือ 16 หรือ 18 อะตอม และจะ ต่อกันเป็นสายยาวไม่ค่อยพบแตกกิ่งก้านสาขา และขดเป็นวงปิด กรดไขมัน แบงออกเปน 2 ประเภทใหญๆ คือ
                     1. กรดไขมันอิ่มตัว (saturated fatty acids) หมูแอลคิลจะมีแตพันธะเดี่ยว เชน กรดไมริสติก กรดปาลมิติก กรดสเตียริก
                     2. กรดไขมันไมอิ่มตัว (unsaturated fatty acids) หมูแอลคิลจะมีแตพันธะคูอยูดวย เชน กรดปาลมิโตเลอิก กรดโอเลอิก กรดลิโนเลอิก กรดลิโนเลนิก

ภาพแสดงความแตกต่างของโครงสร้งระหว่าง กรดไขมันอิ่มตัวกับกรดไขมันไมอิ่มตัว
สบู่ละลายน้ำแตกตัวให้ไอออนบวก และไอออนลบส่วนที่เป็นไอออนลบจะเป็นตัวที่ใช้ชำระล้าง สิ่งต่าง ๆ ทั้งหลายได้ สามารถละลายในตัวทำละลายมีขั้วและไม่มีขั้วได้ เพราะไอออนลบของสบู่ประกอบ ด้วยส่วนประกอบ 2 ส่วนย่อยดังนี้
สบู่ที่ดีควรมีจำนวน C อะตอมในหมู่ R พอเหมาะ เป็นสบู่ที่ละลายน้ำได้ดี แต่ถ้ามีจำนวน C อะตอมมากเกินไปละลายน้ำได้ดี

สบู่สามารถใช้ทดสอบความกระด้างของน้ำได้
น้ำกระด้าง : เป็นน้ำที่ประกอบด้วย Fe 2+, Mg 2+ และ Ca 2+ ของ HCO - 3, Cl - และ SO 2- 4

เราไมนิยมใชสบูซักผาเพราะในน้ำกระดางจะมี แคลเซียม และ แมกนีเซียม อยู เมื่อทําปฏิกิริยากับสบูจะเกิดเปนเกลือแคลเซียม ( ไคลสบู) ยอนกลับมาติดเสื้อผาเราได้
เนื่องจากสบู่จะเกิดตะกอนไอออนในน้ำกระด้างทำให้เกิดการสิ้นเปลืองในการใช้สบู่ จึงได้มี การสังเคราะห์สารอื่นใช้ชำระล้างซักฟอกได้เช่นเดียวกับสบู่ สารสังเคราะห์นั้นก็คือ ผงซักฟอก ซึ่งไม่ ตกตะกอนในน้ำกระด้าง  
การละลายน้ำและการชำระล้างของสบู่            เมื่อสบู่ละลายน้ำจะแตกเป็นไอออน ไอออนบวกของโลหะจะถูกน้ำล้อมรอบ เกิดแรงดึงดูดระหว่างไอออนกับน้ำ เรียกว่าไฮเดรตชัน ส่วนไอออนลบของสบู่ประกอบด้วยส่วนที่เป็นคาร์บอกซิเลต (- COO -) เป็นส่วนที่มีขั้ว จะยึดกับน้ำโดยมีโมเลกุลน้ำล้อมรอบ และส่วนที่ไม่มีขั้วเป็นกลุ่มไฮโดรคาร์บอนจะหันเข้าหากัน แล้วจับกันเป็นกลุ่มก้อน เรียกว่า ไมเซลล์ (Micell) ดังภาพ


สมบัติของกรดไขมัน
                กรดไขมันส่วนมากมีจำนวน C อะตอม C 12 - C 18 ชนิดที่มีจำนวน C อะตอมน้อยกว่า 12 ได้แก่ กรกบิวทาโนอิก C 3C 7COOH ที่พบในเนย กรดไขมันไม่ละลายน้ำ กรดไขมันจะมีจุดเดือดและจุด หลอมเหลวสูงขึ้นตามจำนวนคาร์บอนอะตอมที่เพิ่มขึ้น และกรดไขมันอิ่มตัวมีจุดเดือดสูงกว่ากรดไขมันไม่อิ่มตัว ที่มีมวลโมเลกุลใกล้เคียงกัน
ไขมันและน้ำมัน               ไขมันและน้ำมัน (Fat and oil) คือ สารอินทรีย์ประเภทลิปิดชนิดหนึ่ง มีหมู่ฟังก์ชันเหมือนเอสเทอร์ จึงจัดเป็นสารประเภทเอสเทอร์ชนิดหนึ่งที่มีโมเลกุลขนาดใหญ พบทั้งในพืชและสัตว ซึ่งมีสูตรทั่วไปดังนี้
การเตรียม
              เกิดจากกรดอินทรียที่เรียกว่ากรดไขมันรวมกับอัลกอฮอลทีมี -OH 3 หมู ที่เรียกวา กรีเซอรอล จะไดสารที่เรียกวา กลีเซอไรด์ (Glyceride) หรือกลีเซอริลเอสเทอร (Glyceryl Ester) ดังสมการ
                ไขมันเป็นของแข็งที่มักพบในสัตว์ประกอบด้วยกรดไขมันอิ่มตัว มากกว่ากรดไขมันไม่อิ่มตัว เช่น ไขวัว ไขควาย ส่วนน้ำมันเป็นของเหลวที่มักพบในพืชประกอบด้วยกรด ไขมันไม่อิ่มตัวมากกว่ากรดไขมันอิ่มตัว เช่น น้ำมันมะกอก ซึ่งไขมันมีจุดเดือดสูงกว่าน้ำมัน ไม่ละลายน้ำ แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายไม่มีน้ำ เช่น เบนซีน และไขมันและน้ำมันเสียจะเกิดกลิ่นเหม็นหืน ซึ่งเกิดจาก พันธะคูในกรดไขมัน ไขมันหรือน้ำมันที่ไมอิ่มตัวจะถูก ออกซิไดซไดดวยออกซิเจน ในอากาศ หรืออาจเกิด การไฮโดรลิซิสกับน้ำ โดยมีจุลินทรียเปนตัวเรงปฏิกิริยา ทําใหไดกรดไขมันโมเลกุลเล็กที่ระเหยงายมีกลิ่นเหม็น หืน ดังสมการ

ปฏิกิริยาสะปอนนิฟเคชัน (sponification)             เป็นปฏิกิริยาไฮโดรลิซิสไขมันและน้ำมันด้วยเบส เป็นปฏิกิริยาที่เกิดจากไขมันและน้ำมันกับด่าง เกิดเกลือของกรดไขมัน (RCOO -Na +) ซึ่งก็คือ สบู่ กับกลีเซอรอล ดังนี้


การตรวจหาปริมาณกรดไขมันไม่อิ่มตัวในไขมันและน้ำมัน
                 ไขมันและน้ำมันที่ประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัว (C = C) ทำปฏิกิริยากับสารละลาย Br 2 หรือ I 2 ได้เกิดปฏิกิริยาการเติมตรงบริเวณ C กับ C ที่จับกันด้วยพันธะคู่ของกรดไขมันไม่อิ่มตัวในไขมันและน้ำมันนั้นถ้าไขมันและน้ำมันชนิดใดสามารถฟอกจางสีของสารละลาย I 2 มาก แสดงว่าไขมันและน้ำมันนั้น ประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัวปริมาณมาก

สบู่ (Soap)
สบู่ คือ เกลือของกรดไขมัน สูตรทั่วไปคือ

คำอธิบายรายวิชา

คำอธิบายรายวิชา
รหัสวิชา  43121  วิชาเคมี
                รายวิชาพื้นฐาน  ภาคเรียนที่ 1                                        กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์
                ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6                                                          เวลา  20  ชั่วโมง  0.5  หน่วยกิต

ศึกษาและอธิบายเกิดปิโตรเลียม  กระบวนการแยกแก๊สธรรมชาติ  การกลั่นลำดับส่วนน้ำมันดิบการนำผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการแยกแก๊สธรรมชาติและการกลั่นลำดับส่วนน้ำมันดิบไปใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน  รวมทั้งผลของผลิตภัณฑ์ต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม  การเกิดและสมบัติของพอลิเมอร์  การนำพอลิเมอร์ไปใช้ได้อย่างเหมาะสมอธิบายองค์ประกอบ  สมบัติ  ประโยชน์ละปฏิกิริยาของคาร์โบไฮเดรต  ไขมันและกรดไขมันโปรตีน  กรดนิวคลีอิก
โดยใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์  การสืบค้นข้อมูล  การอภิปราย  การวิเคราะห์ การเปรียบเทียบ การสำรวจตรวจสอบ  การทำนายและการทดลอง
มีความรู้  ความเข้าใจ  สามารถสื่อสารสิ่งที่เรียนรู้  มีความสามารถในการตัดสินใจ  นำความรู้ไปใช้ในชีวิตประจำวัน  มีจิตวิทยาศาสตร์  จริยธรรม  คุณธรรม  และค่านิยมที่เหมาะสม

แนะนำครูผู้สอน

ชื่อ : นางสาวกุมารินทร์  ชาลีแสน ชื่อเล่น : กุ๊
เกิดวันที่ : 14 พฤศจิกายน
การศึกษา : วทบ.เคมี มหาวิทยาลัยนเรศวร จ.พิษณุโลก