Glucozơ – Cấu tạo, tính chất vật lý hóa học, điều chế và ứng dụng

Glucozơ là một loại cacbohđrat có trong hầu hết các bộ phận của thực vật, động vật và con người. Thông thường khi nói đến glucozơ người ra nghĩ ngay đến đường ăn. Vậy glucozơ có trạng thái tự nhiên thế nào? Tính chất vật lý và tính chất hóa học của glucozơ ra sao? Cấu tạo phân tử, điều chế và ứng dụng của glucozơ. Bài viết dưới đây sẽ trình bày những kiến thức này để cho các bạn làm bài tập về glucozơ một cách dễ dàng.

LÝ THUYẾT VỀ GLUCOZƠ

I – Trạng thái tự nhiên và tính chất vật lý

Tính chất vât lý : glucozơ là chất rắn dễ tan trong nước, có vị ngọt những không ngọt bằng đường mía. Tinh thể glucozơ không màu .
Trạng thái tự nhiên :

• Hầu hết các bộ phận của thực vật đều chứa glucozơ, nhất là quả chín.
• Glucozơ có nhiều trong quả nho chín nên còn được gọi là đường nho.
• Glucozơ chiếm 30% trong thành phần của mật ong.
• Con người và động vật cũng có chứa glucozơ trong cơ thể.

II – Cấu tạo phân tử của glucozơ

Công thức phân tử của glucozơ là C6H12O6
Cấu tạo phân tử của glucozơ được xác lập dựa trên tác dụng của những thí nghiệm sau :

• Glucozơ có tham gia phản ứng tráng bạc và bị oxi hóa bởi nước brom tạo thành axit gluconic => có nhóm CH=O tring phân tử.
• Glucozơ tác dụng với Cu(OH)2 tạo ra dung dịch màu xanh lam, chứng tỏ phân tử glucozơ có nhiều nhóm OH ở vị trí kề nhau.
• Glucozơ tạo este chứ 5 gốc axit CH3COO => có 5 nhóm OH.
• Khử hoàn toàn glucozơ, người ta thu được hexan => 6 C tạo thành mạch không phân nhánh.

Kết luận : Glucozơ là hợp chất tạp chức, ở dạng mạch hở phân tử có cấu tạo của một anđehit đơn chức và ancol 5 chức .
CH2OH – CHOH – CHOH – CHOH – CHOH – CH = O
Viết gọn CH2OH [ CHOH ] 4CHO
Trong đó người ta đánh số thức tự cacbon mở màn từ nhóm CH = O .
Trong trong thực tiễn, glucozơ sống sót hầu hết ở hai dạng mạch vòng : α – glucozơ và β – glucozơ .

III – Tính chất hóa học của glucozơ

Glucozơ có đặc thù hóa học của anđehit đơn chức và ancol đa chức .

1. Tính chất của ancol đa chức

Glucozơ tác dụng với Cu(OH)2 

Ở nhiệt độ thường, glucozơ hoàn toàn có thể làm tan kết tủa Cu ( OH ) 2 tạo thành dung dịch phức đồng glucozơ có màu xanh lam. Tính chất này tựa như như glixerol. PTHH như sau :
2C6 H12O6 + Cu ( OH ) 2 → ( C6H11O6 ) 2C u + 2H2 O

Glucozơ phản ứng tạo este

Glucozơ có tạo este chứa 5 gốc axit axetic trong phân tử khi tham gia phản ứng với anhiđrit axetic ( CH3CO ) 2O, xuất hiện piriđin .

2. Tính chất của anđehit

Phản ứng tráng bạc của glucozơ

Glucozơ bị oxi hóa bởi dung dịch AgNO3 trong thiên nhiên và môi trường NH3 tạo thành muối amoni gluconat và bạc bám vào thành ống nghiệm. PTHH như sau :
CH2OH [ CHOH ] 4CHO + 2A gNO3 + 3NH3 + H2O ( đk : to ) → CH2OH [ CHOH ] 4COONH4 + 2A g + 2NH4 NO3

Glucozơ bị oxi hóa bởi Cu(OH)2

Trong môi trường tự nhiên kiềm, Cu ( OH ) 2 oxi hóa glucozơ thành muối natri gluconat, đồng ( I ) oxit và H2O. PTHH như sau :
CH2OH [ CHOH ] 4CHO + 2C u ( OH ) 2 + NaOH ( đk : to ) → CH2OH [ CHOH ] 4COON a + Cu2O ↓ ( đỏ gạch ) + 3H2 O

Glucozơ bị khử bằng hiđro

Khi dẫn khí hiđro vào dung dịch glucozơ đun nóng, xúc tác Ni, ta thu được một poliancol còn gọi là sobitol :
CH2OH [ CHOH ] 4CHO + H2 ( đk : to, Ni ) → CH2OH [ CHOH ] 4CH2 OH

3. Phản ứng lên men Glucozơ

Glucozơ bị lên men khi có enzim xúc tác, cho ra ancol etylic và khí cacbonic. PTHH như sau :
C6H12O6 ( đk : enzim, 30-35 oC ) → 2C2 H5OH + 2CO2 ↑

IV – Điều chế và Ứng dụng của Glucozơ

1. Điều chế glucozơ

Có hai chiêu thức điều chế glucozơ trong công nghiệp :

• Thủy phân tinh bột xúc tác là axit clohiđric hoặc enzim
• Thủy phân xenlulozơ (mùn cưa, tro trấu…) xúc tác axitclohi đric thành glucozơ để sản xuất ancol etylic

2. Ứng dụng của glucozơ

Glucozơ được dùng làm thuốc tăng lực cho trẻ nhỏ, người già và người suy nhược khung hình. Vì glucozơ là một chất dinh dưỡng cơ bản tạo ra nguồn năng lượng để khung hình hoạt động giải trí .
Glucozơ được sử dụng để tráng gượng, tránh ruột phích .
Glucozơ là mẫu sản phẩm trung gian để sản xuất ancol etylic từ nguyên vật liệu tinh bột hoặc xenlulozơ .

V – Fructozơ, đồng phân của glucozơ

Fructozơ là một đồng phân của glucozơ có nhiều ứng dụng. Fructozơ có CTCT dạng mạch hở như sau :
CH2OH – CHOH – CHOH – CHOH – CO – CH2OH
Fructozơ có tinh thể không màu, dễ tan trong nước, có vị ngọt hơn đường mía. Fructozơ có nhiều trong quả ngọt, chiếm 40 % trong thành phần mật ong .
Fructozơ có đặc thù của một ancol đa chức và cacbohiđrat không no ( có phản ứng cộng hiđro )
Fructozơ bị oxi hóa bởi dung dịch AgNO3 trong thiên nhiên và môi trường NH3 và Cu ( OH ) 2 trong môi trường tự nhiên kiềm. Bởi :
Fructozơ ( đk : OH – ) ⇔ Glucozơ

BÀI TẬP GLUCOZƠ VÀ FRUCTOZƠ

Bài 1. Glucozơ và fructozơ

A. đều tạo được dung dịch màu xanh lam khi công dụng với Cu ( OH ) 2
B. đều có nhóm chức CHO trong phân tử
C. là hai dạng thù hình của cùng một chất
D. đều sống sót đa phần ở dạng mạch hở

=> Chọn đáp án A

Bài 2. Cho các dung dịch: Glucozơ, glixerol, formanđehit, etanol. Có thể dùng thuốc thử nào sau đây để phân biệt được cả 4 dung dịch trên?

A. Cu ( OH ) 2
B. Dung dịch AgNO3 trong NH3
C. Na sắt kẽm kim loại
D. Nước brom
Giải :

Chọn đáp án A

Ở nhiệt độ phòng : Cu ( OH ) 2 giúp ta phân loại 4 chất trên thành 2 nhóm .

• Nhóm (1): glucozơ, glixerol tạo phức với Cu(OH)2 tạo ra dung dịch có màu xanh lam
• Nhóm (2): formanđehit, etanol không tác dụng với Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường

Ở nhiệt độ cao trong thiên nhiên và môi trường NaOH :

• Nhóm (1): glucozơ tác dụng với Cu(OH)2 tạo kết tủa đỏ gạch là Cu2O, glixerol không tạo ra kết tủa này.
• Nhóm (2): formanđehit tác dụng với Cu(OH)2 tạo kết tủa đỏ gạch nhờ nhóm chức anđehit. còn etanol không tạo kết tủa này.

Vậy là tất cả chúng ta đã hoàn toàn có thể phân biệt được 4 hợp chất hữu cơ này chỉ cần 1 chất vô cơ như Cu ( OH ) 2

Bài 3. Cacbohiđrat là gì? Có mấy loại cacbohiđrat quan trọng? Nêu định nghĩa từng loại và lấy thí dụ minh họa.

Giải :
Để vấn đáp cho câu hỏi trên, mời những bạn xem bài viết tương quan dưới đây .

Bài 4. Những thí nghiệm nào chứng minh được cấu tạo phân tử của glucozơ?

Giải :

Xem phần II – Cấu tạo phân tử của glucozơ để trả lời câu hỏi này.

Bài 5. Trình bày cách nhận biết các hợp chất trong dung dịch của mỗi dãy sau đây bằng phương pháp hóa học:

a ) Glucozơ, glixerol, etanol, axit axetic ;
b ) Fructozơ, glixerol, etanol ;
c ) Glucozơ, formanđehit, etanol, axit axetic ;
Giải :
a ) Cách phân biệt 4 chất glucozơ, glixerol, etanol, axit axetic được trình diễn ở bảng sau :
Glucozơ
Glixerol
Etanol
Axit axetic
Quỳ tím

Không đổi màu

Không đổi màu
Không đổi màu
Hồng
Cu ( OH ) 2 lắc nhẹ
DD xanh lam
DD xanh lam
Không tan
–
Cu ( OH ) 2 ( OH –, to )
↓ đỏ gạch
Không có kết tủa
–
–
PTHH :
2C6 H12O6 + Cu ( OH ) 2 → ( C6H11O6 ) 2C u ( xanh lam ) + 2H2 O
2C3 H5 ( OH ) 3 + Cu ( OH ) 2 → [ C3H5 ( OH ) 2O ] 2C u ( xanh lam ) + 2H2 O
C5H11O5CHO + 2C u ( OH ) 2 + NaOH ( to ) → C5H11O5COONa + Cu2O ↓ ( đỏ gạch ) + 3H2 O
b ) Fructozơ, glixerol, etanol được nhận ra bằng cách :
Fructozơ
Glixerol
Etanol
Cu ( OH ) 2 lắc nhẹ
DD xanh lam
DD xanh lam
–
Cu ( OH ) 2 ( OH –, to )
↓ đỏ gạch
Không hiện tượng kỳ lạ
–
PTHH : Có 3 phản ứng giống như phần a )
c ) Glucozơ, formanđehit, etanol, axit axetic được phân biệt bằng cách :
Glucozơ
Formanđehit
Etanol
Axit axetic
Quỳ tím
Không đổi màu
Không đổi màu
Không đổi màu
Hồng
Cu ( OH ) 2 lắc nhẹ
DD xanh lam
Không tan
Không tan
–
Cu ( OH ) 2 ( OH –, to )
–
↓ đỏ gạch
–
–
PTHH :
2C6 H12O6 + Cu ( OH ) 2 → ( C6H11O6 ) 2C u ( xanh lam ) + 2H2 O
HCHO + 4C u ( OH ) 2 + 2N aOH → Na2CO3 + 2C u2O ↓ ( đỏ gạch ) + 6H2 O

Bài 6. Để tráng một chiếc gương soi, người ta phải đun nóng dung dịch chứa 36g glucozơ với lượng vừa đủ dung dịch bạc nitrat trong amoniac. Tính khối lượng bạc đã sinh ra bám vào mặt kính của gương và khối lượng bạc nitra cần dùng. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.

Giải :
Số mol glucozơ là : nC6H12O6 = 36/180 = 0,2 mol
C5H11O5CHO + 2A gNO3 + 3NH3 + H2O ( to ) → C5H11O5COONH4 + 2A g ↓ + 2 NH4NO3
Khối lượng bạc sinh ra :
nAg = 2 nC6H12O6 = 2.0,2 = 0,4 mol
=> mAg = 0,4. 108 = 43,2 g
Khối lượng bạc nitrat cần dùng :
nAgNO3 = 2 nC6H12O6 = 2.0,2 = 0,4 mol
=> mAgNO3 = 0,4. 170 = 68 g

Đánh giá bài viết

Source: http://wp.ftn61.com
Category: Thủ Thuật