Glucozơ: Lý Thuyết Tính Chất Vật Lý, Hóa Học Và Ứng Dụng

1. Glucozơ là gì?

Trong bài glucozo hóa 12, học sinh sẽ được tìm hiểu về những định nghĩa cơ bản. Vậy các bạn hiểu glucozo là gì? Glucozơ được định nghĩa là 1 chất kết tinh, không màu, dễ tan trong nước, bị nóng chảy ở 146ºC.

2. Tính chất vật lý của Glucozơ

• Glucozơ là 1 chất kết tinh, không có màu sắc gì, nóng chảy ở 146°C dạng α và 150°C ở dạng β.

• Rất dễ tan trong môi trường nước.

• Có vị ngọt nhưng ít ngọt hơn đường mía, Glucozơ được tìm thấy trong hầu hết các bộ phận của cây như hoa, lá, rễ,… và nhiều nhất là trong quả chín.

• Máu của người có lượng nhỏ glucozơ, khoảng 0,1 %.

3. Cấu tạo phân tử của Glucozơ

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

3.1. Glucozơ dạng mạch hở

Qua những thực nghiệm ta thấy:

– Thu được hexan khi khử hoàn toàn glucozơ. 6 nguyên tử C của phân tử glucozơ tạo nên 1 mạch hở không phân nhánh.

– Glucozơ có phản ứng tráng bạc, tạo thành axit gluconic khi tác dụng với nước brom, suy ra trong phân tử đó có chứa nhóm CH=O.

– Glucozơ tác dụng được với Cu(OH)2 tạo ra dung dịch màu xanh lam, vậy phân tử glucozơ có nhiều nhóm OH kề nhau.

– Trong phân tử có 5 nhóm OH bởi Glucozơ tạo este chứa 5 gốc CH3COO.

⇒ CTPT glucozơ dạng mạch hở:

CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH=O

Hoặc: CH2OH[CHOH]4CHO

3.2. Glucozơ dạng mạch vòng

Glucozơ kết tinh tạo thành 2 dạng tinh thể có nhiệt độ nóng chảy không giống nhau. Các thí nghiệm khác đều cho thấy 2 dạng tinh thể ứng với dạng cấu trúc vòng khác nhau.

α – glucozơ (≈ 36 %) ở dạng mạch hở (0,003 %) β – glucozơ (≈ 64 %).

– Nhóm -OH đính với C1 nằm bên dưới mp của vòng 6 cạnh là α-, ngược lại nếu nhóm -OH nằm trên mp của vòng 6 cạnh là β-.

– Nhóm -OH ở vị trí C số 1 có tên gọi là OH- hemiaxetal.

CTCT của glucozơ có thể được viết đơn giản lại như sau:

4. Tính chất hóa học của Glucozơ

4.1. Glucozơ có tính chất của ancol đa chức (poliancol hay poliol)

4.1.1. Glucozơ tác dụng với Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường

Glucozo tác dụng được với Cu(OH)2 ở điều kiện nhiệt độ thường.

Ở nhiệt độ thường glucozơ hòa tan với Cu(OH)2 cho dung dịch phức đồng – glucozo có màu xanh lam:

→ Phản ứng này cho thấy glucozo có nhiều nhóm OH

4.1.2. Glucozơ phản ứng tạo este

Khi cho Glucozo tác dụng với anhiđrit axetic, glucozơ có thể tạo este chứa 5 gốc axetat ở trong phân tử C6H7O(OCOCH3)5.

CH2OH(CHOH)4CHO + 5(CH3CO)2O → CH3COO CH2(CHOOCCH3)4CHO + 5CH3COOH

→ Phản ứng cho thấy và chứng minh rằng trong phân tử glucozơ có 5 nhóm OH.

4.2. Glucozơ có tính chất của anđehit

4.2.1. Phản ứng Oxi hóa glucozơ

• Đun nóng thuốc thử Tollens cho phản ứng tráng bạc với dung dịch AgNO3 trong NH3.

• Đun nóng thuốc thử Felinh Glucozo khử Cu (II) thành Cu (I) tạo ra kết tủa đỏ gạch Cu2O với dung dịch Cu(OH)2 trong NaOH.

• Dung dịch nước brom:

→ Phản ứng chứng tỏ glucozơ có nhóm CHO.

4.2.2. Phản ứng khử glucozơ bằng Hidro

Ta thu được 1 poliancol có tên là sobitol khi dẫn khí hiđro vào dung dịch glucozơ đun nóng (xúc tác Ni).

4.3. Phản ứng lên men của Glucozơ

Glucozơ lên men cho ancol etylic và khí cacbonic khi có enzim xúc tác.

5. Điều chế và Ứng dụng của Glucozơ

5.1. Điều chế Glucozơ trong công dụng

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

(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6

• Thủy phân xenlulozơ với chất xúc tác HCl đặc:

• Thủy phân glucozo với mantozo: C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6 (glucozơ)

• Thủy phân với saccarozo: C12H22O11 + H2O → C6H12O6 (glucozơ) + C6H12O6 (fructozơ)

• Trùng hợp HCHO: 6HCHO → C6H12O6 (Ca(OH)2, t°)

5.2. Ứng dụng

Học sinh đã biết được glucozơ là gì và ta có thể ứng dụng được glucozo trong đời sống rất nhiều.

Trong y học glucozo được dùng làm thuốc tăng lực cho người bệnh, giúp người bệnh dễ hấp thu và cung cấp thêm nhiều năng lượng.

Trong công nghiệp thì glucozo được dùng để tráng ruột phích, tráng gương thay cho anđehit vì anđehit là chất độc.

6. Đồng phân của Glucozơ – Fructozơ

Fructozo là đồng phân của glucozo.

• Công thức cấu tạo

CTPT: C6H12O6.

CTCT của fructozo: CH2OH – CHOH – CHOH – CHOH – CO – CH2OH.

Fructozơ có vòng 5 hoặc 6 cạnh, tồn tại chủ yếu ở dạng β:

• Tính chất vật lí

Là chất dễ tan trong môi trường nước, chất rắn kết tinh, có vị ngọt gấp 1,5 lần đường mía và 2,5 lần glucozơ.

Vị ngọt của mật ong chiếm 40% chủ yếu do fructozơ.

• Tính chất hóa học

Tính chất fructozo có tính chất của poliol và OH – hemiaxetal tương tự giống như glucozơ.

Trong môi trường axit hoặc trung tính, fructozơ không thể hiện tính khử của anđehit, nhưng trong môi trường kiềm, fructozơ lại có tính chất này.

7. Một số bài tập trắc nghiệm về Glucozơ (có đáp án)

Bài tập glucozo hóa 12 sẽ giúp các bạn học sinh tham khảo để áp dụng vào bài học một cách chính xác nhất.

Bài 1: Hỗn hợp gồm glucozơ và fructozơ hidro hóa hoàn toàn m gam cần phải dùng 4,48lít khí H2 ở đktc. Mặt khác, 8 gam Br2 trong dung dịch tác dụng vừa hết với m gam hỗn hợp này. Trong m gam hỗn hợp này tính số mol của glucozơ và fructozơ ?

A. 0,05mol và 0,15mol

B. 0,05mol và 0,35mol

C. 0,1mol và 0,15mol

D. 0,2mol và 0,2mol

Giải:

nglu + nfruc = n$_{H_{2}}$ = 0,2 mol

Fructozơ không tác dụng với dd Br2 ⇒ nglu = n$_{Br_{2}}$ = 0,05 mol;

⇒ nfruc = 0,15 mol

⇒ A

Bài 2: Cho 3 chất: Glucozơ, glixerol, axit axetic. Hãy dùng 2 hóa chất để phân biệt 3 chất trên.

A. Na2CO3 và Na

B. Ag2O/dd NH3 và quỳ tím

C. Dung dịch AgNO3 và dung dịch NaHCO3

D. Na và quỳ tím

Giải:

Dùng quỳ tím để có thể nhận ra axit axetic (làm cho quỳ tím đổi thành màu đỏ); Ag2O/dd NH3 nhận ra glucozơ (xuất hiện kết tủa bạc).

⇒ B

Bài 3: Để chứng minh trong phân tử của glucozơ có nhiều nhóm hiđroxyl, người ta cho dung dịch glucozơ phản ứng với

A. Kim loại Na

B. Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường

C. Trong dung dịch NH3 có AgNO3 (hoặc Ag2O), đun nóng

D. Cu(OH)2 trong NaOH, đun nóng

Giải:

+ Tác dụng với kim loại Na: trong nhóm -OH chứng minh tính linh động của H

+ AgNO3 (hoặc Ag2O) trong dung dịch NH3, đun nóng và Cu(OH)2 trong NaOH, đun nóng: Chứng minh có nhóm -CHO trong phân tử glucozơ.

⇒ B

Bài 4: Trong không khí có khí CO2 chiếm 0,03 % thể tích. Để cung cấp CO2 cho phản ứng quang hợp để tạo ra 27 gam glucozơ thì thể tích của không khó sẽ là bao nhiêu?

A. 44800 lít

B. 672 lít

C. 67200 lít

D. 448 lít

Giải:

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

n$_{CO_{2}}$ = 6 nglu = 27:180 = 0,9 mol

→ Vkhông khí = 0,9. 22,4 : 0,03% = 67200 lít

⇒ C

Bài 5: Cho ancol etylic được tạo thành từ 360 gam glucozơ lên men, thu được m gam kết tủa khi khí sinh ra được dẫn vào dung dịch nước vôi trong dư. 80% là hiệu suất của quá trình lên men. Vậy giá trị của m là:

A. 200 gam

B. 320 gam

C. 400 gam

D. 160 gam

Giải:

Glucozơ → 2C2H5OH + 2CO2

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

→ n$_{CaCO_{3}}$ = 2nglucozơ = 2. 2. 80% = 3,2 mol

→ mCaCO3 = 320g

⇒ B

Đặc biệt, cô Kim Oanh đã có bài giảng cực hay về Glucozơ và Saccarozơ. Nội dung trình bày dưới dạng bảng giúp các em dễ dàng tiếp thu kiến thức và có những sự so sánh giống và khác nhau của mỗi chất để các em nhớ lâu hơn. Cùng cô theo dõi bài giảng để tiếp thu kiến thức hiệu quả nhất các em nhé!

Trên đây là tổng hợp khái niệm cùng các bài tập và hướng dẫn giải chi tiết về glucozo. Hy vọng các em học sinh đã có được nguồn tham khảo bổ ích và áp dụng để làm các bài kiểm tra. Hãy truy cập Vuihoc.vn và đăng ký tài khoản để học thêm nhiều dạng bài tập và ôn thi THPT Quốc Gia nhé!