Tính chất hoá học, cấu tạo phân tử của Glucozo, Fructozo và bài tập - hoá 12 bài 5

Vậy Glucozơ C₆H₁₂O₆ có tính chất hoá học và tính chất vật lý đặc trưng gì? có cấu tạo phân tử ra sao? được điều chế và ứng dụng gì trong đời sống thực tế, chúng ta sẽ tìm hiểu qua bài viết dưới dây.

A. GLUCOZO

I. Tính chất vật lý của Glucozo

- Glucozơ là chất kết tinh, không màu, nóng chảy ở 146^oC (dạng α) và 150^oC (dạng β), dễ tan trong nước.

- Có vị ngọt, có trong hầu hết các bộ phận của cây như hoa, lá, rễ,... đặc biệt là quả chín.

- Trong máu người có một lượng nhỏ glucozơ, hầu như không đổi (khoảng 0,1%)

II. Cấu tạo phân tử của Glucozo

- Glucozơ có công thức phân tử là C₆H₁₂O₆, tồn tại ở dạng mạch hở và dạng mạch vòng.

1. Glucozo dạng mạch hở

 - Viết gọn là: CH₂OH[CHOH]₄CHO

Cấu tạo phân tử của glucozo mạch hở

2. Glucozo dạng mạch vòng

- Nhóm – OH ở C5 cộng vào nhóm C = O tạo ra hai dạng vòng 6 cạnh α và β

- Nếu nhóm – OH đính với C1 nằm dưới mặt phẳng của vòng 6 cạnh là α -, ngược lại nằm trên mặt phẳng của vòng 6 cạnh là β –

- Nhóm – OH ở vị trí C số 1 được gọi là OH – hemiaxetal

  
cấu tạo phân tử của glucozo mạch vòng

III. Tính chất hoá học của Glucozo

- Glucozơ có các tính chất của anđehit (do có nhóm chức anđehit –CHO) và ancol đa chức (do có 5 nhóm -OH ở vị trí liền kề)

1. Glucozo có tính chất của ancol đa chức (poliancol hay poliol)

a) Glucozo tác dụng với Cu(OH)₂ ở nhiệt độ thường

• Glucozo + Cu(OH)₂

- Dung dịch glucozơ hòa tan Cu(OH)₂ cho dung dịch phức đồng – glucozơ có màu xanh lam

  2C₆H₁₂O₆ + Cu(OH)₂ → (C₆H₁₁O₆)₂Cu + 2H₂O

b) Glucozo phản ứng tạo este

  C₆H₇O(OH)₅ + 5(CH₃CO)₂O  → C₆H₇O(OOCCH₃)₅ + 5CH₃COOH

2. Glucozo có tính chất của anđehit

a) Phản ứng Oxi hóa glucozơ

• Glucozo + AgNO₃

- Với dung dịch AgNO₃ trong NH₃, đun nóng (thuốc thử Tollens) cho phản ứng tráng bạc

  CH₂OH[CHOH]₄CHO + 2Ag(NH₃)₂OH →  CH₂OH[CHOH]₄COONH₄+ 2Ag + 3NH₃ + H₂O

  CH₂OH[CHOH]₄COONH₄: amoni gluconat

• Glucozo + NaOH + Cu(OH)₂

- Với dung dịch Cu(OH)₂ trong NaOH, đun nóng (thuốc thử Felinh) tạo thành Cu(I) dạng Cu₂O có kết tủa màu đỏ gạch.

 CH₂OH[CHOH]₄CHO + NaOH + 2Cu(OH)₂  CH₂OH[CHOH]₄COONa+ Cu₂O↓_{(đỏ gạch)} + 3H₂O

 CH₂OH[CHOH]₄COONa: Natri gluconat

• Glucozo làm mất màu nước brom (Glucozo + Br₂)

 CH₂OH[CHOH]₄CHO + Br₂ + H₂O   CH₂OH[CHOH]₄COOH + 2HBr

b) Phản ứng khử glucozơ bằng Hidro.

• Glucozo + H₂

- Khi dẫn khí hiđro vào dung dịch glucozơ đun nóng (xúc tác Ni), thu được một poliancol có tên là sobitol:

  CH₂OH[CHOH]₄CHO + H₂ → CH₂OH[CHOH]₄CH₂OH 

3. Phản ứng lên men của Glucozo

- Khi có enzim xúc tác ở nhiệt độ khoảng 30 - 35⁰C, glucozơ bị lên men cho ancol etylic và khí cacbonic: 

 C₆H₁₂O₆ →  2C₂H₅OH + 2CO₂↑

IV. Điều chế và Ứng dụng của Glucozo

1. Điều chế  Glucozo trong công nghiệp

- Thủy phân tinh bột với xúc tác là HCl loãng hoặc enzim

- Thủy phân xenlulozơ với xúc tác HCl đặc

 (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O  → nC₆H₁₂O₆

2. Ứng dụng của Glucozo

- Trong y học: dùng làm thuốc tăng lực cho người bệnh (dễ hấp thu và cung cấp nhiều năng lượng)

- Trong công nghiệp: dùng để tráng gương, tráng ruốt phích (thay cho anđehit vì anđehit độc)

B. FRUCTOZƠ

- Công thức phân tử C₆H₁₂O₆.

- Công thức cấu tạo CH₂OH - CHOH - CHOH - CHOH - CO - CH₂OH.

cấu tạo phân tử fructozo mạch vòng

 - Trong dung dịch, frutozơ tồn tại chủ yếu ở dạng β, vòng 5 hoặc 6 cạnh.

I. Tính chất vật lí của Fructozo

 -  Là chất rắn kết tính, dễ tan trong nước.

 -  Vị ngọt hơn đường mía.

 -  Có nhiều trong hoa quả và đặc biệt trong mật ong (40%).

II. Tính chất hóa học của Fructozo

- Vì phân tử fructozơ chứa 5 nhóm OH trong đó có 4 nhóm liền kề và 1 nhóm chức C = O nên có các tính chất hóa học của ancol đa chức và xeton.

- Hòa tan Cu(OH)₂ ở ngay nhiệt độ thường.

- Tác dụng với anhiđrit axit tạo este 5 chức.

- Tính chất của xeton

 + Tác dụng với H₂ tạo sobitol.

 + Cộng HCN (axit xiahidric)

- Trong môi trường kiềm fructozơ chuyển hóa thành glucozơ nên fructozơ có phản ứng tráng gương, phản ứng với Cu(OH)₂ trong môi trường kiềm.

- Fructozơ không có phản ứng làm mất màu dung dịch Brom.

* Lưu ý: Không phân biệt glucozơ và fructozơ bằng phản ứng tráng bạc hay phản ứng với Cu(OH)₂ trong môi trường kiềm khi đun nóng. Để phân biệt glucozo với fructozo dùng dung dịch nước brom.

C. Bài tập về Glucozo và Fructozo

* Bài 1 trang 25 SGK Hóa 12: Glucozơ và fructozơ:

A. Đều tạo được dung dịch màu xanh lam khi tác dụng với Cu(OH)₂.

B. Đều có chứa nhóm CHO trong phân tử.

C. Là hai dạng thù hình của cùng một chất.

D. Đều tồn tại chủ yếu dạng mạch hở.

>> Xem lời giải bài 1 trang 25 SGK Hóa 12

- Đáp án: A. Đều tạo được dung dịch màu xanh lam khi tác dụng với Cu(OH)₂.

* Bài 2 trang 25 SGK Hóa 12: Cho các dung dịch: Glucozơ, glixerol, fomandehit, etanol. Thuốc thử nào sau đây có thể phân biệt được cả 4 dung dịch trên ?

A. Cu(OH)₂.

B. Dung dịch AgNO₃/NH₃.

C. Na kim loại.

D. Nước brom.

>> Xem lời giải bài 2 trang 25 SGK Hóa 12

Bài 3 trang 25 SGK Hóa 12: Cacbohiđrat là gì? Có mấy loại cacbohiđrat quan trọng? Nêu định nghĩa từng loại và lấy ví dụ minh họa?

>> Xem lời giải bài 3 trang 25 SGK Hóa 12

* Bài 4 trang 25 SGK Hóa 12: Những thí nghiệm nào chứng minh được cấu tạo phân tử của glucozơ?

>> Xem lời giải Bài 4 trang 25 SGK Hóa 12

* Bài 5 trang 25 SGK Hóa 12: 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, fomandehit, etanol, axit axetic.

>> Xem lời giải bài 5 trang 25 SGK Hóa 12

* Bài 6 trang 25 SGK Hóa 12: Để tráng một chiếc gương soi người ta phải đun nóng một dung dịch chứa 36 gam glucozơ với lượng vừa đủ dung dịch AgNO₃/NH₃. Tính khối lượng bạc sinh ra bám vào gương soi và khối lượng AgNO₃ đã dùng, biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.

>> Xem lời giải bài 6 trang 25 SGK Hóa 12