Почему целлюлоза может веками лежать в воде , а крахмал нет?

Разница в устойчивости целлюлозы и крахмала к воздействию воды при их химическом сходстве (оба являются полимерами глюкозы) объясняется их молекулярной архитектурой и типом гликозидных связей. 1. Тип химической связи Оба вещества состоят из остатков глюкозы, но соединены они по-разному:

• Крахмал ( $\alpha$-глюкоза): В крахмале молекулы соединены $\alpha (14)$-связями. Это заставляет цепочку закручиваться в спираль. Такая структура рыхлая, имеет много свободных гидроксильных групп ( $-OH$), которые легко взаимодействуют с молекулами воды. Целлюлоза ( $\beta$-глюкоза): Здесь остатки соединены $\beta (14)$-связями. Чтобы такая связь образовалась, каждый последующий остаток глюкозы перевернут относительно предыдущего на 180°. Это делает цепь линейной и максимально вытянутой.

2. Кристаллическая структура и водородные связи Линейная форма молекул целлюлозы позволяет им плотно прилегать друг к другу.

• Межцепочечные связи: Между параллельно расположенными цепями целлюлозы возникают многочисленные водородные связи. Они «сшивают» молекулы в мощные пучки — микрофибриллы.
• Гидрофобность упаковки: Внутри этих пучков связи настолько сильны, а упаковка настолько плотна, что молекулы воды просто не могут проникнуть внутрь кристаллической решетки, чтобы разорвать эти связи или гидратировать отдельные цепи.

В крахмале же (особенно в его фракции — амилопектине) структура разветвленная и рыхлая. Вода легко проникает между цепями, вызывая набухание, а при нагревании — клейстеризацию. 3. Биологическая инертность Целлюлоза — это строительный материал, предназначенный для создания жесткого каркаса растений. Крахмал — это энергетический запас.

• Доступность для ферментов: Из-за плотной упаковки и специфической $\beta$-связи большинство микроорганизмов не обладают ферментами (целлюлазами), способными расщепить целлюлозу. Растворимость: Крахмал частично растворим в горячей воде и легко подвергается гидролизу. Целлюлоза не растворяется ни в воде, ни в большинстве обычных растворителей.

Сравнительная таблица

Таким образом, целлюлоза сохраняется веками благодаря линейной конфигурации $\beta$-связей, которая формирует водонепроницаемые и химически стойкие волокна, в то время как «открытая» структура крахмала делает его уязвимым для воды и ферментативного распада. Я могу составить для вас подробное сравнение химических свойств других природных полимеров или объяснить механизм гидролиза целлюлозы в агрессивных средах.