Glucozơ là gì? Tính chất hóa học, tính chất vật lí, nhận biết, điều chế, ứng dụng của Glucozơ

Glucozơ là gì?

1. Định nghĩa của Glucozơ

- Glucozơ là chất kết tinh, không màu,có vị ngọt, dễ tan trong nước.

- Glucozơ có hầu hết các bộ phận của cây, nhiều nhất trong quả chín (đặc biệt trong quả nho chín). Glucozơ cũng có trong cơ thể người và động vật.

2. Tính chất vật lí của Glucozơ

Glucozơ là chất kết tinh, không màu,có vị ngọt, dễ tan trong nước. Nóng chảy ở 146 độ C (dạng α) và 150 độ C (dạng β), có vị ngọt nhưng không ngọt bằng đường mía. Glucozơ có hầu hết trong các bộ phận của cây như lá, hoa, rễ, ... và nhất là trong quả chín. Đặc biệt, glucozơ có nhiều trong quả nho chín nên còn gọi là đường nho. Trong mật ong, có nhiều glucozơ (khoảng 30%). Glucozơ cũng có trong cơ thể người và động vật. Trong máu người có một lượng nhỏ glucozơ, hầu như không đổi (nồng độ khoảng 0,1%).

3. Cấu trúc phân tử của Glucozơ

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

3.1. Dạng mạch hở

- Các dữ kiện thực nghiệm:

    + Khử hoàn toàn glucozơ thì thu được hexan. Vậy 6 nguyên tử C của phân tử glucozơ tạo thành 1 mạch hở trong phân nhánh.

    + Glucozơ có phản ứng tráng bạc, khi tác dụng với nước brom tạo thành axit gluconic, chứng tỏ trong phân tử có nhóm CH=O .

    + Glucozơ tác dụng với Cu(OH)₂ tạo thành dung dịch màu xanh lam, chứng tỏ phân tử glucozơ có nhiều nhóm OH kề nhau.

    + Glucozơ tạo este chứa 5 gốc CH3COO, vậy trong phân tử có 5 nhóm OH.

    Phân tử glucozơ có công thức cấu tạo thu gọn dạng mạch hở là:

Hoặc viết gọn là: CH₂OH[CHOH]₄CHO.

3.2. Dạng mạch vòng

- Glucozơ kết tinh tạo ra hai dạng tinh thể có nhiệt độ nóng chảy khác nhau. Các dữ kiện thực nghiệm đều cho thấy hai dạng tinh thể đó ứng với hai dạng cấu trúc vòng khác nhau.

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

- Trong dung dịch, glucozơ tồn tại chủ yếu ở dạng vòng 6 cạnh (α và β). 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

- Để đơn giản, công thức cấu tạo của glucozơ có thể được viết như ở hình a) dưới. Mô hình rỗng của glucozơ được trình bày ở hình b) dưới:

4. Tính chất hoá học của Glucozơ

Glucozơ có các tính chất của anđehit và ancol đa chức.

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

a) Tác dụng với Cu(OH)₂

Trong dung dịch, ở nhiệt độ thường glucozơ hòa tan Cu(OH)₂ cho dung dịch phức đồng – glucozơ có màu xanh lam:

b) Phản ứng tạo este

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

4.2. Tính chất của anđehit

a) Oxi hóa glucozơ

- Phản ứng tráng bạc: Phức bạc amoniac đã oxi hóa glucozơ thành amoni gluconat tan vào dung dịch và giải phóng bạc kim loại.

- Glucozơ có thể khử Cu(II) trong Cu(OH)₂ thành Cu(I) dưới dạng Cu₂O kết tủa màu đỏ gạch. Glucozơ làm mất màu dung dịch brom.

b) Khử glucozơ

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

4.3. Phản ứng lên men

Khi có enzim xúc tác, glucozơ bị lên men cho ancol etylic và khí cacbonic:

4.4. Tính chất riêng của mạch dạng vòng

- Riêng nhóm OH ở C₁ (OH hemiaxetal) ở dạng vòng tác dụng với metanol có HCl xúc tác, tạo ra nhóm metyl glicozit:

- Khi nhóm OH ở C₁ đã chuyển thành nhóm OCH₃, dạng vòng không thể chuyển sang dạng mạch hở được nữa.

5. Điều chế Glucozơ

Trong công nghiệp, glucozơ được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột nhờ xúc tác axit clohiđric loãng hoặc enzim. Người ta cũng thủy phân xelulozơ (có trong vỏ bảo, mùn cưa) nhờ xúc axit clohđric đặc thành glucozơ để làm nguyên liệu sản xuất ancol etylic. Hai phương pháp đó đều được tóm tắt bằng phương trình phản ứng như sau:

6. Ứng dụng Glucozơ

- Glucozơ là chất dinh dưỡng quan trọng của người và động vật, nhất là đối với người già.

- Trong y học, glucozơ được dùng làm thuốc tăng lực.

- Trong công nghiệp, glucozơ được dùng để tráng gương, tráng ruột phích và là sản phẩm trung gian trong sản xuất ancol etylic từ các nguyên liệu có chứa tinh bột và xenlulozơ.

7. Bài tập liên quan đến Glucozơ

Ví dụ 1: Lên men 15g glucozơ, lượng CO₂ sinh ra cho hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi trong thu được 10g kết tủa và khối lượng dung dịch giảm 3,40g. Hiệu suất của phản ứng lên men là:

A. 75%    B. 80%    C. 90%    D. 95%

Hướng dẫn giải :

Đáp án C

Ví dụ 2: Để điều chế 1 lít dung dịch ancol etylic 40° (d = 0,8g/ml), hiệu suất của H=80% thì khối lượng glucozơ cần dùng là:

A. 720,50g

B. 654,00g

C.782,61g

D. 800,00g

Hướng dẫn giải :

Đáp án C