Совершенствуемсы

Кратко

1. При полном окислении одной молекулы стеариновой кислоты образуется 18 молекул воды: \[ C_{18}H_{36}O_2+26O_2 \rightarrow 18CO_2+18H_2O \] Кроме воды образуется углекислый газ \(CO_2\) и выделяется энергия.

2. Жиры дают примерно вдвое больше энергии на грамм, потому что они более восстановлены: в них больше водорода и меньше кислорода, чем в углеводах и белках. При окислении водород превращается в воду, и чем его больше, тем больше энергии освобождается.

Как получить уравнение

1. Записываем продукты полного окисления: \[ C_{18}H_{36}O_2+O_2 \rightarrow CO_2+H_2O \]

2. Углерод: слева 18 атомов \(C\), значит, справа нужно 18 \(CO_2\).

3. Водород: слева 36 атомов \(H\), а в одной молекуле воды 2 атома \(H\), поэтому: \[ 36:2=18 \text{ молекул } H_2O \]

4. Балансируем кислород. Справа: \[ 18\cdot2+18\cdot1=54 \text{ атома } O \] В стеариновой кислоте уже есть 2 атома \(O\), значит, из \(O_2\) нужно ещё 52 атома: \[ 52:2=26 \text{ молекул } O_2 \]

Получаем: \[ C_{18}H_{36}O_2+26O_2 \rightarrow 18CO_2+18H_2O \]

Проверка:
\(C: 18=18\), \(H: 36=36\), \(O: 2+52=54\) и \(36+18=54\). Всё сходится.

Для похожих заданий удобна общая формула: \[ C_nH_mO_k+\left(n+\frac{m}{4}-\frac{k}{2}\right)O_2 \rightarrow nCO_2+\frac{m}{2}H_2O \] То есть число молекул воды равно \(m/2\).

Почему жиры энергетически богаче

Энергия при окислении зависит от того, насколько «восстановлено» вещество. В углеводах состав близок к \((CH_2O)_n\): углерод уже частично связан с кислородом, то есть частично окислен. В жирных кислотах есть длинная углеводородная цепь с большим числом связей \(C-H\) и малым числом связей \(C-O\).

При окислении эти связи разрушаются, водород в конце даёт воду, а углерод — углекислый газ. Чем больше водорода и меньше кислорода в молекуле, тем больше энергии выделяется. Поэтому 1 г жира даёт примерно 38–39 кДж, а 1 г углеводов или белков — около 17 кДж.