关于淀粉和纤维素的两个教学问题
一、结构式问题
在有机化学教科书中,关于淀粉和纤维素的分子结构,没有一个简明易写的结构式,一般都用一个较长的链段来表示,这样表示书写起来比较麻烦。
我们认为,对于直链淀粉和纤维素的分子结构(一级结构),书写时完应可以用下面两个结构式表示。

这两个结构式,既符合表示有机高分子化合物结构的一般习惯,又简单、易写、易记,同时还能够更明确地表示:(l)直链淀粉和纤维素具有相同的结构单元—葡萄糖。(2)两种分子中葡萄糖单元之间的结合各不相同。在直链淀粉中,葡萄糖单元之间以α-l,4甙键结合,在纤维素中,以β-1,4甙键结合。(3)分子链右边端基还有一个游离的半缩醛式醛基,左边端基的C4还有一个游离的羟基。(4)分子式(C6H10O5)n所表示的组成与结构式的组成,即实际组成相差一个氧和两个氢原子(下面将看到,这一点在配平化学方程式时很重要)。
对于支链淀粉,由于支链很多,结构很复杂;因此不能用一个简单的式子表示它的结构。
二、水解反应方程式的配平问题
从二糖、三糖乃至多糖都是单糖脱水缩合的产物。这种缩合的逆过程就是水解,它是低聚糖和多糖重要的化学性质。这一性质在中学和大学的化学教科书中均有不同程度的介绍。然而,值得注意的是,一些书在配平淀粉和纤维素水解反应的化学方程式时常出差错。
现行高中化学课本下册(第二版)在介绍淀粉和纤维素的水解时,把化学方程式写成:
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就是其中一例。
我们都知道,二糖水解需要一分H2O,三糖完全水解需要两分子H2O,如此类推,含有n个葡萄糖单元的淀粉或纤维素分子,完全水解则需要(n-1)而不是n分子H2O。
有的课本关于淀粉不完全水解生成麦芽糖的化学方程式也有误:
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这个化学方程式的差错在于:(1)反应物和产物的系数不对。(2)未注明n必须是偶数这个条件。因为对于n为奇数的那部分淀粉分子来说,这就意味着水解时有葡萄糖生成,而且这些葡萄糖又失水缩合成麦芽糖。然而,在该水解条件下,这种缩合是不可能的。也就是说,n为奇数时,该化学方程式不合理。
正确的写法是:
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这个化学方程式的正确性可由下图表及其说明看出:
说明:由n(偶数)个葡萄糖单元构成的淀粉分子,也可以看成由


必须指出,若要从化学方程式是否配平这个角度考察上述三个改正后的化学方程式的合理性,那么还必须给(C6H10O5)n加上一个氧和两个氢原子,理由如前面一(4)所述。
高中课本中上述三个未改正的化学方程式,从表面上看都已经配平,但是不合理。出现这种差错的原因主要是忽视了淀粉和纤维素分子式的组成与实际组成的差异,其次是没有从多糖的结构及其水解的本质等方面考虑配平问题。
最后,提一点看法:写多糖水解的化学方程式,除非很有必要,一般情况下不必将它配平。