Glucozơ là một loại cacbohđrat mang trong hầu hết những phòng ban của thực vật, động vật và con người. Thông thường lúc nói tới glucozơ người ra nghĩ ngay tới đường ăn. Vậy glucozơ mang 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 tri thức này để cho những bạn làm bài tập về glucozơ một cách thuận tiện.
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, mang vị ngọt những ko ngọt bằng đường mía. Tinh thể glucozơ ko màu.
Trạng thái tự nhiên:
- Hầu hết những phòng ban của thực vật đều chứa glucozơ, nhất là quả chín.
- Glucozơ mang 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 mang chứa glucozơ trong thân thể.
II – Cấu tạo phân tử của glucozơ
Công thức phân tử của glucozơ là C6H12O6
Cấu tạo phân tử của glucozơ được xác định dựa trên kết quả của những thí nghiệm sau:
- Glucozơ mang tham gia phản ứng tráng bạc và bị oxi hóa bởi nước brom tạo thành axit gluconic => mang 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 mang nhiều nhóm OH ở vị trí kề nhau.
- Glucozơ tạo este chứ 5 gốc axit CH3COO => mang 5 nhóm OH.
- Khử hoàn toàn glucozơ, người ta thu được hexan => 6 C tạo thành mạch ko phân nhánh.
Kết luận: Glucozơ là hợp chất tạp chức, ở dạng mạch hở phân tử mang 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 khởi đầu từ nhóm CH = O.
Trong thực tế, glucozơ tồn tại chủ yếu ở hai dạng mạch vòng: α – glucozơ và β – glucozơ.
III – Tính chất hóa học của glucozơ
Glucozơ mang tính chất 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 mang thể làm tan kết tủa Cu(OH)Hai tạo thành dung dịch phức đồng glucozơ mang màu xanh lam. Tính chất này tương tự như glixerol. PTHH như sau:
2C6H12O6 + Cu(OH)2 → (C6H11O6)2Cu + 2H2O
Glucozơ phản ứng tạo este
Glucozơ mang tạo este chứa 5 gốc axit axetic trong phân tử lúc tham gia phản ứng với anhiđrit axetic (CH3CO)2O, mang mặt piriđin.
2. Tính chất của anđehit
Phản ứng tráng bạc của glucozơ
Glucozơ bị oxi hóa bởi dung dịch AgNO3 trong môi trường NH3 tạo thành muối amoni gluconat và bạc bám vào thành ống thử. PTHH như sau:
CH2OH[CHOH]4CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O (đk: to) → CH2OH[CHOH]4COONH4 + 2Ag + 2NH4NO3
Glucozơ bị oxi hóa bởi Cu(OH)2
Trong môi trường kiềm, Cu(OH)Hai oxi hóa glucozơ thành muối natri gluconat, đồng (I) oxit và H2O. PTHH như sau:
CH2OH[CHOH]4CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH (đk: to)→ CH2OH[CHOH]4COONa + Cu2O ↓(đỏ gạch) + 3H2O
Glucozơ bị khử bằng hiđro
Lúc 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]4CH2OH
3. Phản ứng lên men Glucozơ
Glucozơ bị lên men lúc mang enzim xúc tác, cho ra ancol etylic và khí cacbonic. PTHH như sau:
C6H12O6 (đk: enzim, 30-35oC) → 2C2H5OH + 2CO2 ↑
IV – Điều chế và Ứng dụng của Glucozơ
1. Điều chế glucozơ
Với hai phương pháp 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 sử dụng làm thuốc tăng lực cho trẻ em, người già và người suy nhược thân thể. Vì glucozơ là một chất dinh dưỡng cơ bản tạo ra năng lượng để thân thể hoạt động.
Glucozơ được sử dụng để tráng gượng gạo, tránh ruột phích.
Glucozơ là sản phẩm trung gian để sản xuất ancol etylic từ vật liệu tinh bột hoặc xenlulozơ.
V – Fructozơ, đồng phân của glucozơ
Fructozơ là một đồng phân của glucozơ mang nhiều ứng dụng. Fructozơ mang CTCT dạng mạch hở như sau:
CH2OH – CHOH – CHOH -CHOH – CO – CH2OH
Fructozơ mang tinh thể ko màu, dễ tan trong nước, mang vị ngọt hơn đường mía. Fructozơ mang nhiều trong quả ngọt, chiếm 40% trong thành phần mật ong.
Fructozơ mang tính chất của một ancol đa chức và cacbohiđrat ko no (mang phản ứng cùng hiđro)
Fructozơ bị oxi hóa bởi dung dịch AgNO3 trong môi trường NH3 và Cu(OH)Hai trong môi trường 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 lúc tác dụng với Cu(OH)2
B. đều mang nhóm chức CHO trong phân tử
C. là hai dạng thù hình của cùng một chất
D. đều tồn tại chủ yếu ở dạng mạch hở
Bài 2. Cho những dung dịch: Glucozơ, glixerol, formanđehit, etanol. Với thể sử dụng 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 kim loại
D. Nước brom
Giải:
Chọn đáp án A
Ở nhiệt độ phòng: Cu(OH)Hai giúp ta phân loại 4 chất trên thành Hai nhóm.
- Nhóm (1): glucozơ, glixerol tạo phức với Cu(OH)2 tạo ra dung dịch mang màu xanh lam
- Nhóm (2): formanđehit, etanol ko tác dụng với Cu(OH)Hai ở nhiệt độ thường
Ở nhiệt độ cao trong môi trường NaOH:
- Nhóm (1): glucozơ tác dụng với Cu(OH)Hai tạo kết tủa đỏ gạch là Cu2O, glixerol ko tạo ra kết tủa này.
- Nhóm (2): formanđehit tác dụng với Cu(OH)Hai tạo kết tủa đỏ gạch nhờ nhóm chức anđehit. còn etanol ko tạo kết tủa này.
Vậy là chúng ta đã mang thể nhận diện được 4 hợp chất hữu cơ này chỉ cần Một chất vô sinh như Cu(OH)2
Bài 3. Cacbohiđrat là gì? Với mấy loại cacbohiđrat quan yếu? Nêu khái niệm từng loại và lấy ví dụ minh họa.
Giải:
Để trả lời cho thắc mắc trên, mời những bạn xem bài viết liên quan dưới đây.
- Xem bài viết:Cacbohiđrat là gì? Với mấy loại cacbohiđrat quan yếu?
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 thắc mắc này.
Bài 5. Trình bày cách nhận diện những 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 nhận diện 4 chất glucozơ, glixerol, etanol, axit axetic được trình bày ở bảng sau:
| Glucozơ | Glixerol | Etanol | Axit axetic | |
| Quỳ tím | Ko đổi màu | Ko đổi màu | Ko đổi màu | Hồng |
| Cu(OH)2 lắc nhẹ | DD xanh lam | DD xanh lam | Ko tan | – |
| Cu(OH)2 (OH–, to) | ↓ đỏ gạch | Ko mang kết tủa | – | – |
PTHH:
2C6H12O6 + Cu(OH)2 → (C6H11O6)2Cu (xanh lam) + 2H2O
2C3H5(OH)3 + Cu(OH)2 → [C3H5(OH)2O]2Cu (xanh lam) + 2H2O
C5H11O5CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH (to) → C5H11O5COONa + Cu2O↓ (đỏ gạch) + 3H2O
b) Fructozơ, glixerol, etanol được nhận diện bằng cách:
| Fructozơ | Glixerol | Etanol | |
| Cu(OH)2 lắc nhẹ | DD xanh lam | DD xanh lam | – |
| Cu(OH)2 (OH–, to) | ↓ đỏ gạch | Ko hiện tượng | – |
PTHH: Với 3 phản ứng giống như phần a)
c) Glucozơ, formanđehit, etanol, axit axetic được nhận diện bằng cách:
| Glucozơ | Formanđehit | Etanol | Axit axetic | |
| Quỳ tím | Ko đổi màu | Ko đổi màu | Ko đổi màu | Hồng |
| Cu(OH)2 lắc nhẹ | DD xanh lam | Ko tan | Ko tan | – |
| Cu(OH)2 (OH–, to) | – | ↓ đỏ gạch | – | – |
PTHH:
2C6H12O6 + Cu(OH)2 → (C6H11O6)2Cu (xanh lam) + 2H2O
HCHO + 4Cu(OH)2 + 2NaOH → Na2CO3 + 2Cu2O↓ (đỏ gạch) + 6H2O
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 sử dụng. Biết những phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Giải:
Số mol glucozơ là: nC6H12O6 = 36/180 = 0,Hai mol
C5H11O5CHO + 2AgNO3+ 3NH3 + H2O (to) → C5H11O5COONH4 + 2Ag ↓ + Hai NH4NO3
Khối lượng bạc sinh ra:
nAg = 2nC6H12O6 = 2.0,2 = 0,4 mol
Khối lượng bạc nitrat cần sử dụng:
nAgNO3 = 2nC6H12O6 = 2.0,2 = 0,4 mol