[Hóa học 12] Lý thuyết cacbohidrat. Khái niệm, cấu tạo, tính chất, ứng dụng

Trọn bộ lý thuyết, công thức, tính chất vật lý, tính chất hóa học của các loại cacbohidrat. Bài viết còn đưa ra bảng tóm tắt các đặc điểm, tính chất của các loại cacbohidrat để các bạn có thể dễ ghi nhớ.

Khái niệm và phân loại cacbohidrat

Cacbohidrat là gì?

– Cacbohidrat (còn gọi là gluxit hoặc saccarit) là những hợp chất hữu cơ tạp chức, có chứa 3 nguyên tố là cacbon (C), oxi (O) và Hiđrô (H) với tỷ lệ H:O = 2:1, với công thức chung là C_n(H₂O)_m

Phân loại Cacbohidrat

Cacbohidrat (gluxit) là các aldehyde polyhydroxy, xeton, rượu, axit, các chất dẫn xuất đơn giản của chúng và polyme của chúng có sự liên kết của các loại acetal. Chúng có thể được phân loại theo mức độ trùng hợp (polymerization) và có thể được chia thành ba nhóm chính ban đầu.

– Monosaccarit: glucozơ, fructozơ có CTPT là C₆H₁₂O₆

– Đisaccarit: saccarozơ và mantozơ có CTPT là C₁₂H₂₂O₁₁

– Polisaccarit: xenlulozơ và tinh bột có CTPT là (C₆H₁₀O₅)_n

Bạn đang đọc bài viết: [Hóa học 12] Lý thuyết cacbohidrat. Khái niệm, cấu tạo, tính chất, ứng dụng

Monosaccarit – Cacbohidrat

Glucozo

Tính chất vật lý

– 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 (lá, hoa, rễ…) đặc biệt là quả chín (còn gọi là đường nho)

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

Cấu trúc phân tử

1. Dạng mạch hở

2. Dạng mạch vòng

• Trong dung dịch, glucozo tồn tại chủ yếu ở dạng vòng 6 cạnh (anpha và beta). Hai dạng vòng này luôn chuyển hóa lẫn nhau theo một cân bằng qua dạng mạch hở
• Nhóm -OH ở vị trí số 1 được gọi là -OH hemiaxetal

Tính chất hóa học

1. Tính chất của ancol đa chức (poliancol hay poliol)

Tác dụng với Cu(OH)₂:ở nhiệt độ thường tạo phức đồng- glucozơ có màu xanh lam(dùng để nhận biết glucozơ) :

2C₆H₁₂O₆ + Cu(OH)₂ ${\to }^{}$ (C₆H₁₁O₆)₂Cu + 2H₂O

Điều chế và ứng dụng

Điều chế: Từ tinh bột hoặc xenlulozơ

(C₆H₁₀O₅)_n +  nH_2­O  $\stackrel{H^{+},t^o}{\to }$  nC₆H₁₂O₆

Ứng dụng

– Làm thuốc tăng lực, tráng gương, tráng ruột phích, …

Fructozo

(Là đồng phân của glucozo)

– CTCT mạch hở: CH₂OH-CHOH-CHOH-CHOH-CO-CH₂OH Hoặc viết gọn là:   CH₂OH[CHOH]₃COCH₂OH

–  Fructozơ là chất kết tinh, dễ tan trong nước, có vị ngọt hơn đường mía, có nhiều trong quả ngọt và đặc biệt trong mật ong (tới 40%) làm cho mật ong có vị ngọt đậm.

– Tác dụng với Cu(OH)₂ở nhiệt độ thường cho dung dịch phức màu xanh lam .

– Fructozơ không có nhóm –CH=O nhưng vẫn có phản ứng tráng bạc là do khi đun nóng trong môi trường kiềm nó chuyển thành glucozơ theo cân bằng sau :

Fructozơ    $\stackrel{O{H}^{-}}{\leftrightarrows }$    Glucozơ

Lưu ý: Fructozơ không làm mất màu dd Br₂, còn Glucozơ làm mất màu dd Br₂.

Disaccarit – Cacbohidrat

Trong chương trình Hóa học 12, ngoài nhóm monosaccarit thì còn cả nhóm disaccarit và polisaccarit nữa.

Saccarozo

Tính chất vật lý

– Là chất kết tinh, không màu, vị ngọt, dễ tan trong nước, nóng chảy ở 185^oC.

– Còn được gọi là đường kính.

Cấu trúc phân tử

– Saccarozơ là một đisaccarit của cacbohidrat, được cấu tạo từ một gốc glucozơ và một gốc fructozơ liên kết với nhau qua nguyên tử oxi. C₆H₁₁O₅-O-C₆H₁₁O₅

– Không có nhóm chức CHO nên không có phản ứng tráng bạc và không làm mất màu nước brom.

Tính chất hóa học

Có tính chất của ancol đa chức và có phản ứng thủy phân.

1. Phản ứng với Cu(OH)₂

2C₁₂H₂₂O₁₁  +  Cu(OH)₂ ${\to }^{}$ (C₁₂H₂₁O₁₁)₂Cu  + 2H₂O

Màu xanh lam

Không khử Cu(OH)₂/NaOH ở nhiệt độ cao.

2. Phản ứng thủy phân

C₁₂H₂₂O₁₁  +  H_2­O  $\stackrel{H^{+},t^o}{\to }$   C₆H₁₂O₆   +   C₆H₁₂O₆ 

saccarozơ                                 glucozơ       fructozơ

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.

Mantozo

(Là đồng phân của saccarozo)

– Ở trạng thái tinh thể, gồm 2 gốc glucozơ liên kết với nhau: a – C₁ – O – C₄ – gọi là liên kết a -1,4 – glicozit.

– Trong dung dịch, gốc a – glucozơ của mantozơ có thể mở vòng tạo ra nhóm –CH=O

Do cấu trúc như trên, mantozơ có 3 tính chất chính:

– Tính chất của poliol giống saccarozơ: Tác dụng với Cu(OH)₂ cho phức đồng – mantozơ màu xanh lam.

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

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

Polisaccarit – Cacbohidrat

Xenlulozo

Tính chất vật lý

– Là chất rắn vô định hình, màu trắng, không tan trong nước nguội.

– Trong nước nóng từ 65^oC trở lên, tinh bột chuyển thành dung dịch keo nhớt, gọi là hồ tinh bột.

Cấu trúc phân tử

– Tinh bột thuộc loại polisaccarit của cacbohidrat. Phân tử tinh bột gồm nhiều  mắt xích $\alpha$-glucozơ liên kết với nhau và có CTPT : (C₆H₁₀O₅)_n .

– Các mắt xích $\alpha$-glucozơ liên kết với nhau tạo hai dạng: không phân nhánh (amilozơ, liên kết $\alpha$-1,4 – glicozit) & phân nhánh (amilopectin, liên kết $\alpha$-1,4 – glicozit và liên kết $\alpha$-1,6 – glicozit).

– Tinh bột (trong các hạt ngũ cốc, các loại củ…); Mạch tinh bột không kéo dài mà xoắn lại thành hạt có lỗ rỗng.

– Tinh bột được tạo thành trong cây xanh nhờ quá trình quang hợp.

6nCO₂ + 5nH₂O ${\to }^{}$  (C₆H₁₀O₅)_n + 6nO₂

Tính chất hóa học

a) Phản ứng thủy phân: (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O $\stackrel{H^{+},t^o}{\to }$ n C₆H₁₂O₆ (Glu)

b) Phản ứng màu với iot: Tạo thành hợp chất có màu xanh tím$\Rightarrow$dùng để nhận biết iot hoặc tinh bột.

KL: Phản ứng này được dùng đề nhận ra tinh bột bằng iot và ngược lại.

Tinh bột

Tính chất vật lý

– Xenlulozơ là chất rắn dạng sợi, màu trắng, không tan trong nước và dung môi hữu cơ, nhưng tan trong nước Svayde (dd thu được khi hòa tan Cu(OH)₂ trong amoniac).

-Bông nõn có gần 98% xenlulozo.

Cấu trúc phân tử

– CTPT :  (C₆H₁₀O₅)_n hay [C₆H₇O₂(OH)₃]_n 

– Cấu trúc phân tử: có cấu tạo mạch không phân nhánh

– Xenlulozơ là một polisaccarit thuộc cacbohidrat, phân tử  gồm nhiều gốc β-glucozơ liên kết với nhau

Tính chất hóa học

a) Phản ứng thủy phân:

 

b) Phản ứng với axit nitric:

 

–  Xenlulozơ không phản ứng với Cu(OH)₂ nhưng tan được trong dung dịch [Cu(NH₃)₄](OH)₂ (nước Svayde).

Ứng dụng

– Xenlulozơ trinitrat rất dễ cháy và nỗ mạnh không sinh ra khói nên được dùng làm thuốc súng không khói.

Tổng kết (bảng tổng kết so sánh)

Bài viết trên tổng kết các công thức hóa học, tính chất vật lý, tính chất hóa học của 3 nhóm thuộc cacbohidrat lần lượt là: monosaccarit, disaccarit và polisaccarit. Dưới đây, congthuctoanlyhoa.com xin gửi đến bạn bảng tổng kết tóm gọn lý thuyết cacbohidrat.