Bài 6: Saccarozơ, tinh bột và xenlulozơ

Tính chất của Saccarozo

I. Cấu trúc phân tử

– Công thức phân tử: C12H22O11

– Công thức cấu tạo: hình thành nhờ 1 gốc α – glucozơ và 1 gốc β – fructozơ bằng liên kết 1,2-glicozit:

– Trong phân tử saccaozơ gốc α – glucozơ và gốc β – fructozơ liên kết với nhau qua nguyên tử oxi giữa C1 của glucozơ và C2 của fructozơ (C1 – O – C2)

– Nhóm OH – hemiaxetal không còn nên saccarozơ không thể mở vòng tạo nhóm –CHO

II. Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

– Saccarozơ là chất kết tinh, không màu, dễ tan trong nước, ngọt hơn glucozơ, nóng chảy ở nhiệt độ 185oC

– Có nhiều trong cây mía (nên saccarozơ còn được gọi là đường mía), củ cải đường, thốt nốt…

– Có nhiều dạng sản phẩm: đường phèn, đường kính, đường cát…

III. Tính chất hóa học

Vì không có nhóm chức andehit (-CH=O) nên saccarozo không có tính khử như glucozo (không có phản ứng tráng bạc). Saccarozơ chỉ có tính chất của ancol đa chức và có phản ứng của đisaccarit.

1. Tính chất của ancol đa chức

Dung dịch saccarozơ hòa tan kết tủa Cu(OH)2 thành dung dịch phức đồng – saccarozơ màu xanh lam

2C12H22O11 + Cu(OH)2 → (C12H21O11)2Cu + 2H2O

2. Phản ứng của đisaccarit (thủy phân)

Saccarozơ bị thủy phân thành glucozơ và fructozơ khi:

+ Đun nóng với dung dịch axit

+ Có xúc tác enzim trong hệ tiêu hóa của người

IV. Ứng dụng và sản xuất

1. Ứng dụng

Saccarozơ được dùng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, để sản xuất bánh kẹo, nước giải khát… Trong công nghiệp dược phẩm để pha chế thuốc.

2. Sản xuất đường saccarozơ

Saccarozo được sản xuất từ cây mía, củ cải đường hoặc hoa thốt nốt.

V. Đồng phân của saccarozo (Mantozo)

1. Công thức phân tử

– Công thức phân tử C12H22O11.

– Công thức cấu tạo: được tạo thành từ sự kết hợp của 2 gốc α-glucozơ bằng liên kết α-1,4-glicozit:

2. Tính chất hóa học

Do khi kết hợp 2 gốc glucozơ, phân tử mantozơ vẫn còn 1 nhóm CHO và các nhóm OH liền kề nên mantozơ có tính chất hóa học của cả Ancol đa chức và anđehit.

– Tác dụng với Cu(OH)2 cho phức đồng – mantozơ màu xanh lam.

2C12H22O11 + Cu(OH)2 → (C12H21O11)2Cu + 2H2O

– Khử [Ag(NH3)2]OH và Cu(OH)2 khi đun nóng. Mantozơ thuộc loại đisaccarit có tính khử.

C12H22O11 + 2AgNO3 + 2NH3 + H2O → 2Ag + NH4NO3 + C12H22O12

– Bị thủy phân khi có mặt axit xúc tác hoặc enzim sinh ra 2 phân tử glucozơ.

C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6 (glucozơ)

3. Điều chế

– Mantozơ được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột nhờ anzim amilaza (có trong mầm lúa). Phản ứng thủy phân này cũng xảy ra trong cơ thể người và động vật.

Tính chất của Tinh bột

I. Cấu trúc phân tử

Tinh bột là hỗn hợp của hai loại polisaccarit: amilozơ và amilopectin, trong đó amilozơ chiếm 20 – 30 % khối lượng tinh bột

1. Phân tử amilozơ

– Các gốc α – glucozơ liên kết với nhau bằng liên kết α – 1,4 – glicozit tạo thành mạch không phân nhánh

– Phân tử amilozơ không duỗi thẳng mà xoắn lại thành hình lò xo. Mỗi vòng xoắn gồm 6 gốc glucozơ

2. Phân tử amilopectin

– Các gốc α – glucozơ liên kết với nhau bằng 2 loại liên kết:

+ Liên kết α – 1,4 – glicozit để tạo thành một chuỗi dài (20 – 30 mắt xích α – glucozơ)

+ Liên kết α – 1,6 – glicozit để tạo nhánh

II. Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

– Tinh bột là chất rắn vô định hình, màu trắng, không tan trong nước nguội

– Trong nước nóng từ 65oC trở lên, tinh bột chuyển thành dung dịch keo (hồ tinh bột)

– Tinh bột có nhiều trong các loại ngũ cốc, củ (khoai, sắn), quả (táo, chuối)…

III. Tính chất hóa học

1. Phản ứng của polisaccarit (thủy phân)

– Thủy phân nhờ xúc tác axit vô cơ: dung dịch thu được sau phản ứng có khả năng tráng bạc

– Thủy phân nhờ enzim:

2. Phản ứng màu với dung dịch iot (đặc trưng)

Hồ tinh bột + dung dịch I2 → hợp chất màu xanh tím

– Đun nóng thì thấy mất màu, để nguội thì màu xanh tím lại xuất hiện

3. Điều chế

Trong tự nhiên, tinh bột được tổng hợp chủ yếu nhờ quá trình quang hợp của cây xanh.

6nCO2 + 5nH2O → (C6H10O5)n + 6nO2 (clorofin, ánh sáng)

IV. Sự chuyển hóa tinh bột trong cơ thể

– Tinh bột trong các loại lương thực là một trong những thức ăn cơ bản của con người.

– Khi ta ăn, tinh bột bị thủy phân nhờ enzim amilaza có trong nước bọt thành đextrin, rồi thành mantozơ. Ở ruột, enzim mantaza giúp cho việc thủy phân mantozơ thành glucozơ. Glucozơ được hấp thụ qua thành mao trạng ruột vào máu.

– Trong máu nồng độ glucozơ không đổi khoảng 0,1%. Lượng glucozơ dư được chuyển về gan: ở đây glucozơ hợp thành enzim thành glicogen (còn gọi là tinh bột động vật) dữ trữ cho cơ thể.

– Khi nồng độ glucozơ trong máu giảm xuống dưới 0,1%, glicogen ở gan lại bị thủy phân thành glucozơ và theo đường máu chuyển đến các mô trong cơ thể.

– Tại các mô, glucozơ bị oxi hóa chậm qua các phản ứng phức tạp nhờ enzim thành CO2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng cho cơ thể hoạt động.

– Sự chuyển hóa tinh bột trong cơ thể được biểu diễn bởi sơ đồ sau:

V. Sự tạo thành tinh bột trong cây xanh

– Tinh bột được tạo thành trong cây xanh từ khí cacbonic và nước nhờ ánh sáng mặt trời. Quá trình tạo thành tinh bột như vậy gọi là quá trình quang hợp.

– Quá trình xảy ra phức tạp qua nhiều giai đoạn, trong đó có giai đoạn tạo thành glucozơ, có thể được viết bằng phương trình hóa học đơn giản sau:

Tính chất của Xenlulozo

I. Cấu trúc phân tử

– Công thức phân tử: (C6H10O5)n

– Xenlulozơ là một polime hợp thành từ các mắt xích β – glucozơ bởi các liên kết β – 1,4 – glicozit

– Mỗi mắt xịch C6H10O5 có 3 nhóm OH tự do nên có thể viết công thức cấu tạo của xenlulozo là [C6H7O2(OH)3]n

II. Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

– Xenlulozơ là chất rắn hình sợi, màu trắng, không mùi, không vị, không tan trong nước và trong dung môi hữu cơ thông thường như benzen, ete

– Xenlulozơ là thành phần chính tạo ra lớp màng tế bào thực vật, bộ khung của cây cối

– Xenlulozơ có nhiều trong trong cây bông (95 – 98%), đay, gai, tre, nứa (50 – 80%), gỗ (40 – 50%)

III. Tính chất hóa học

Tương tự tinh bột, xenlulozơ không có tính khử; khi thủy phân xenlulozơ đến cùng thì thu được Glucozơ. Mỗi mắt xích C6H10O5 có 3 nhóm OH tự do nên xenlulozơ có tính chất của ancol đa chức.

1. Phản ứng của polisaccarit (thủy phân)

– Xảy ra khi đun nóng xenlulozơ với dung dịch axit vô cơ

– Phản ứng cũng xảy ra nhờ enzim xenlulaza (trong dạ dày trâu, bò…). Cơ thể con người không đồng hóa được xenlulozơ

2. Phản ứng của ancol đa chức

– Với HNO3/H2SO4 đặc (phản ứng este hóa):

– Xenlulozơ không phản ứng với Cu(OH)2, nhưng tan được trong dung dịch [Cu(NH3)4](OH)2 (nước Svayde) tạo chất lỏng nhớt dùng để tạo tơ đồng – amoniac.

IV. Ứng dụng

– Xenlulozơ xantogenat dùng để điều chế tơ visco, tơ axetat, chế tạo thuốc súng không khói và chế tạo phim ảnh.

– Xenlulozo thường được dùng trực tiếp hoặc chế tạo thành giấy.

Bài 1 (trang 33 SGK Hóa 12): 

Phát biểu nào dưới đây là đúng?

A. Fructozo có phản ứng tráng bạc chứng tỏ phân tử fructozơ có nhóm chức –CHO.

B. Thủy phân xenlulozơ thu được glucozơ.

C. Thủy phân tinh bột thu được fructozơ và glucozơ.

D. Cả xenlulozơ và tinh bột đều có phản ứng tráng bạc.

Lời giải:

Đáp án B.

(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6

Bài 2 (trang 33 SGK Hóa 12): 

Những phát biểu nào sau đây, câu nào đúng (Đ), câu nào sai (S)?

a) Saccarozơ được coi là một đoạn mạch của tinh bột

b) Tinh bột và xenlulozơ đều là polisaccarit chỉ khác nhau về cấu tạo của gốc glucozơ.

c) Khi thủy phân đến cùng saccarozơ, tinh bột và xenlulozo đều cho một loại monosaccarit.

d) Khi thủy phân đến cùng tinh bột và xenlulozơ. đều cho glucozơ.

Lời giải:

A. S. Vì saccarozơ được cấu tạo từ một gốc glucozo và 1 gốc fructozo còn tinh bột được cấu tạo từ nhiều gốc α- glucozo liên kết với nhau.

B. Đ.

C. S. Vì khi thủy phân đến cùng saccarozo thu được glucozo và fructozo còn khi thủy phân đến cùng tinh bột và xenlulozo chỉ thu được glucozo.

D. Đ.

Bài 3 (trang 34 SGK Hóa 12): 

a. So sánh tính chất vật lý của glucozơ, saccarozơ, tinh bột và xenlulozơ.

b. Tìm mối liên quan về cấu tạo của glucozơ, saccarozơ, tinh bột và xenlulozơ.

Lời giải:

a. So sánh tính chất vật lý của glucozơ, saccarozơ, tinh bột và xenlulozơ.

glucozo saccarozo tinh bột xenlulozo
Tính chất vật lý Chất rắn, tinh thể không màu, dễ tan trong nước Chất rắn kết tinh, không màu, không mùi, có vị ngọt, tan tốt trong nước, độ tan tăng nhanh theo nhiệt độ Chất rắn, ở dạng bột, vô định hình, màu trắng, không tan trong nước lạnh. Trong nước nóng, hạt tinh bột sẽ ngậm nước và trương phồng lên tạo thành dung dịch keo, gọi là hồ tinh bột Chất rắn, dạng sợi màu trắng, không có mùi vị. Không tan trong nước và nhiều dung mỗi hữu cơ… Chỉ tan được trong nước Svayde.

b. Mối liên quan về cấu tạo:

Saccarozơ là một đisaccarit được cấu tạo từ một gốc glucozơ và một gốc fructozơ liên kết với nhau qua nguyên tử oxi.

Tinh bột thuộc loại polisaccarit, phân tử gồm nhiều mắt xích C6H10O5 liên kết với nhau, các mắt xích liên kết với nhau tạo thành hai dạng: dạng lò xo không phân nhánh gọi là amilozơ, dạng lò xo phân nhánh gọi là amilopectin. Amilozơ được tạo thành từ các gốc α-glucozơ liên kết với nhau thành mạch dài, xoắn lại với nhau và có phân tử khối lớn. Còn amilopectin có cấu tạo mạng không gian gồm cấc mắt xích α-glucozơ tạo nên.

Xenlulozơ là một polisaccarit, phân tử gồm nhiều gốc β-glucozơ liên kết với nhau tạo thành mạch kéo dài, có phân tử khối rất lớn.

Bài 4 (trang 34 SGK Hóa 12): 

Hãy nêu những tính chất hóa học giống nhau của saccarozơ, tinh bột và xenlulozơ. Viết phương trình hóa học (nếu có)

Lời giải:

Do saccarozo, tinh bột và xenlulozo đều thuộc nhóm disaccarit và polisaccarit nên chúng đều có phản ứng thủy phân.

Thủy phân saccarozo :

Thủy phân tinh bột :

Thủy phân xenlulozo :

Bài 5 (trang 34 SGK Hóa 12):

Viết phương trình hóa học xảy ra (nếu có) giữa các chất sau:

a. Thủy phân saccarozo, tinh bột và xenlulozơ.

b. Thủy phân tinh bột (có xúc tác axit), sau đó cho sản phẩm tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 (lấy dư)

c. Đun nóng xenlulozơ với hỗn hợp HNO3/ H2SO4

Lời giải:

a,

Thủy phân saccarozo :

Thủy phân tinh bột :

Thủy phân xenlulozo :

b,

Thủy phân tinh bột :

 

Mục lục Giải bài tập Hóa 12

Xem thêm