化学与生活

【迈向化学家】维生素C到底长什么样呢?

本文来自Chem-Station日文版 【解ければ化学者】ビタミン C はどれ? やぶ

翻译投稿 炸鸡 校对 HaoHu

首先,问你个问题!

问题一

具有抗氧化和防衰老效果的维生素C,它的分子结构是下面的哪一个呢?

问题二

我们平常吃的砂糖的主要成分——蔗糖,它的分子结构是下面的哪一个呢?

答案马上揭晓,但在这之前我想告诉你,如果直接把解答放在问题的正下方,你有可能会从看到的解答中凭直觉误判答案,所以我们先不急着揭开答案。如果有人对这种之字形结构的化学结构表达式不明白,可以移步到本文的最后的解答,如果你读了我的这篇文章发现“分子的结构原来这么有趣啊”,也请你一定要读读最后的解说,相信你读完解说后你对分子结构的理解会更加深刻。这个之字形结构中每个折点和两端的端点都表示C原子,和C原子相连的H原子并未被表示出来。

那么,我们正式开始解答啦!

问题一解答

具有抗氧化和防衰老效果的维生素C,它的分子式是下面的哪一个呢?

正确答案是含有最多-OH结构的1选项。你们肯定经常会听到电视上的美食节目说“西兰花焯过水后。维生素C会流失掉”吧。这一句话就是今天我们解答问题的关键。从这句话中我们可以得知维生素C是水溶性维生素。所以我们从选项中的三个分子中选择易溶于水的分子就可以选出正确答案了。

但是我们怎么才能从结构式中判断出哪种物质易溶于水呢?其实这个很简单。含-OH结构越多的分子,其水溶性也就越大。简单地解释下:因为水的化学式是 H2O,所以拥有越多的-OH的分子,这个分子的性质就和水的性质越接近。

相反,只有C和H构成的分子就难溶于水,也就是说这些分子易溶于油。选项2和3分别是维生素A和维生素E,这两种维生素都属于脂溶性维生素。因为这两种分子的易亲水的-OH基团都很少。

问题二解答

我们平常吃的砂糖的主要成分——蔗糖,它的分子结构是下面的哪一个呢?

对于轻松答对第一题的读者们,这题的答案也应该显而易见了。因为砂糖溶于水,所以蔗糖必定也溶于水,所以结构中含有-OH结构的选项2是正确答案。1项中的分子是柑橘类水果中作为柠檬气味的来源的柠檬烯,3项中的分子是橄榄油的主要成分——油酸。2和3中的分子都主要由C和H构成,所以它们都难溶于水。

结束语:分子结构原来是如此的有趣

我出于想让大家了解化学的想法而出一些猜测身边的化学物质分子的谜题。对于化学专业人士肯定很简单吧。但这对于那些还是“门外汉”的人来说,这是个领他们进入化学奇妙世界的好契机。

对于非化学专业的人来说,分子结构式或许就是一团难懂的符咒,但对于化学专业的人来说,只要知道结构式的书写规则就能解读出这个分子背后的的信息,推断出这种物质的化学性质。以后如果有机会,我还会出类似这样的谜题,教大家如何“破解”化学式的“咒语”。

补充说明:怎么看懂键线式

上文中之字形的化学结构式的正式名称为键线式。 键线式是一种在表示复杂分子的化学结构的时候只突出分子的化学性质之类的核心信息而省略了其他不重要信息的表达方式。我以作为酒中酒精成分的乙醇为例说明。下图的两种结构表达式,一个是没有省略任何结构的,还有一个是用键线式表示的省略了部分结构的。

在没有做任何省略的结构中,虽然9个原子全被写出来了,但要认清整体结构还是需要一会儿功夫的。但是对于键线式而言,只写出了2个原子(O和H)。键线式可能乍一看觉得太过简约而且信息量似乎很少,但你能一览就知道整个分子的结构。那我们怎么样才能从键线式出发知晓整个分子的全部构造呢?

在键线式中,弯曲的折点和两端的端点对应的是C原子。但C应该与四个原子结合,所以折点和端点严格来说不能完全代表C原子。如果给每个C原子配备上4个氢原子的话,那么久变成了没做任何省略的结构了。乙醇的原子数只有9个,所以用键线式表达的好处并不明显,但是如果原子数变成几十个的话,一个一个地写所有的原子就会变得很麻烦,这时候键线式的好处就很明显了。

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