Glucozo là gì? Tính chất hóa học & Cách điều chế glucozơ

Glucose tồn tại trong hầu hết các bộ phận của con người, thực vật và động vật. Vậy glucôzơ là gì? Hãy cùng tìm hiểu công thức, cấu tạo, tính chất và vai trò của loại chất quan trọng này.

Định nghĩa của glucose là gì?

Glucose (còn được gọi là dextrose) là monosacarit phổ biến nhất có công thức phân tử C6H12O6 . Glucose chủ yếu được tạo ra bởi thực vật và hầu hết các loại tảo trong quá trình quang hợp từ nước và CO2, sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Ở đó, nó được sử dụng để tạo ra cellulose trong thành tế bào và tinh bột.

Trong quá trình chuyển hóa năng lượng, glucose là nguồn nguyên liệu quan trọng nhất trong tất cả các sinh vật để sản xuất năng lượng trong quá trình hô hấp tế bào. Ở thực vật, nó chủ yếu được dự trữ dưới dạng cellulose và tinh bột, còn ở động vật, nó được dự trữ ở dạng glycogen. (Nguồn: Wikipedia)

• Công thức phân tử của glucozơ là: C6H12O6
• Khối lượng phân tử: 180
• Đặc điểm cấu trúc: Cấu trúc phân tử của glucozơ được xác định dựa vào kết quả của các thí nghiệm sau:
• Glucozơ tham gia phản ứng tráng bạc và bị oxi hóa bởi nước brom tạo thành axit gluconic. Chứng tỏ glucozơ có nhóm CH=O trong phân tử.
• Glucozơ tác dụng với Cu(OH)2 tạo dung dịch màu xanh lam chứng tỏ phân tử glucozơ có nhiều nhóm OH ở các vị trí liền kề nhau.
• Glucozơ tạo ra este chứa 5 gốc axit CH3COO. Như vậy, trong cấu tạo của glucozơ có 5 nhóm OH.
• Khi khử hoàn toàn glucozơ người ta thu được hexan => 6 C tạo thành mạch không phân nhánh.

Từ các thí nghiệm trên ta rút ra kết luận: Glucozo là hợp chất tạp chức, có dạng phân tử mạch hở, có cấu tạo gồm một anđehit đơn chức và một ancol 5 chức có công thức cấu tạo: CH2OH – CHOH – CHOH – CHOH – CHOH -CH=O

Viết tắt: CH2OH(CHOH)4CHO

Trong đó carbon được đánh số bắt đầu từ nhóm CH=O.

Thực tế, glucozơ tồn tại chủ yếu ở 2 dạng mạch vòng là α-glucozơ và β-glucozơ.

Trạng thái tự nhiên và tính chất vật lý của glucozơ

Glucozơ có trong tự nhiên ở đâu? Hãy cùng tìm hiểu về trạng thái tự nhiên và tính chất vật lý của chất này.

Glucozo tồn tại trong nhiều loại quả tự nhiên, đặc biệt là quả nho chín. (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Trạng thái tự nhiên của glucose

• Glucôzơ có ở hầu hết các bộ phận của cây, đặc biệt là quả chín. Đặc biệt, glucose có nhiều trong quả nho chín nên còn được gọi là đường nho.

• Glucose chiếm 30% thành phần của mật ong .

• Con người và động vật cũng chứa glucose trong cơ thể.

Tính chất vật lý

Glucozơ là chất kết tinh không màu, dễ tan trong nước, có vị ngọt nhưng hơi ngọt hơn đường mía.

Tính chất hóa học của glucozơ

Chứng minh rằng, glucozơ có tính chất hóa học đặc trưng của ancol đa chức và anđehit qua các thí nghiệm sau.

Tính chất của ancol đa chức

• Phản ứng với Cu(OH)2

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

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

• phản ứng tạo thành este

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

=> Phản ứng chứng tỏ glucozơ chứa 5 -OH . cấp tiến

Tính chất của andehit

Glucozơ tham gia phản ứng tráng bạc, phản ứng khử, lên men rượu…

phản ứng oxi hóa glucozơ

• Phản ứng tráng bạc

Dung dịch AgNO3 có khả năng oxi hóa Glucose trong môi trường NH3. Sản phẩm tạo thành là muối amoni gluconat và bạc. Ta quan sát thấy chúng sẽ bám vào thành ống nghiệm.

phương trình:

CH2OH[CHOH]4CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O (đơn vị: to) → CH2OH[CHOH]4COONH4 + 2Ag + 2NH4NO3

• Phản ứng Cu(OH)2/OH-

Glucozơ bị oxi hóa bởi Cu(OH)2 trong môi trường kiềm. Phản ứng thu được sẽ tạo thành natri gluconat, đồng(I) oxit và H2O.

phương trình:

CH2OH[CHOH]4CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH (nhiệt độ: nhiệt độ) → CH2OH[CHOH]4COONa + Cu2O (đỏ gạch) + 3H2O

• Phản ứng với dung dịch Brôm

phương trình:

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

• phản ứng khử glucôzơ

Khi dẫn khí hiđro vào dung dịch glucozơ đun nóng có thêm xúc tác Ni, ta sẽ thu được một ancol đa chức là sobitol.

phương trình:

CH2OH[CHOH]4CHO + H2 (đơn vị: to, Ni) → CH2OH[CHOH]4CH2OH

Phản ứng lên men rượu

Khi có enzim xúc tác, glucozơ sẽ bị lên men, tạo sản phẩm là ancol etylic và khí cacbonic.

phương trình:

C6H12O6 (đơn vị: enzym, 30-35 độ C) → 2C2H5OH + 2CO2

Cách điều chế glucozơ?

Trong công nghiệp và trong tự nhiên, phương pháp điều chế glucozơ là khác nhau. Vì vậy, chất lượng và giá thành là hai yếu tố mà chúng ta cần quan tâm trong quá trình sử dụng.

• Trong công nghiệp: Glucozơ được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột có xúc tác enzim hoặc axit clohiđric (HCl) loãng. Bên cạnh đó, người ta còn thủy phân xenlulozơ (có trong phoi bào, mùn cưa) nhờ xúc tác axit clohydric đặc thành glucozơ để làm nguyên liệu sản xuất etanol.

Phương trình điều chế glucose:

(C6H10O5)n + nH2O (nhiệt độ, H+) → nC6H12O6

• Trong tự nhiên: Glucozơ được tổng hợp trong cây xanh nhờ quá trình quang hợp phức tạp, có thể viết đơn giản phương trình hóa học sau:

6CO2 + 12H20 (ánh sáng mặt trời) → C6H12O6 + 6O2 + 6H20

Vai trò và ứng dụng của glucôzơ trong đời sống và sản xuất

Glucose lần đầu tiên được phân lập từ nho khô vào năm 1747 bởi nhà hóa học người Đức Andreas Marggraf. Glucozo được Johann Tobias Lowitz phát hiện trong nho năm 1792 và được công nhận là khác với đường mía (saccarozo) (theo Wikipedia). Từ đó, glucozơ có những ứng dụng đặc biệt quan trọng trong công nghiệp và trong y học.

Vai trò của glucose trong công nghiệp

• Glucozơ được dùng để sản xuất rượu etylic từ nguyên liệu tinh bột hoặc xenlulozơ.

• Trong công nghiệp thực phẩm, glucose được sử dụng làm chất bảo quản .

• Glucozo giúp hỗn hợp nước đường không bị “lại đường” – hiện tượng các hạt đường nhỏ nổi lên khi để lâu. Đồng thời, glu còn giúp bánh kẹo khô lâu và giữ được độ mềm.

• Glucozo còn được sử dụng trong quá trình làm kem để giữ cho hỗn hợp nước và đường được mịn.

• Glucozo được dùng để tráng gương và tráng nhựa nhiệt dẻo.

Vai trò của glucose trong y học

• Glucose chứa các chất dinh dưỡng cơ bản giúp tạo năng lượng cho cơ thể hoạt động tốt hơn nên được dùng làm nước tăng lực cho trẻ em, người già, người suy nhược.

• Glucose được sử dụng để điều chế huyết thanh (các ứng dụng tiêm truyền trong y tế).

• Glucose được sử dụng để sản xuất vitamin C.

Vai trò của glucose đối với con người

• Glucose là nguồn năng lượng chính và trực tiếp của cơ thể, được lưu trữ trong gan dưới dạng glycogen.

• Là thành phần tham gia vào cấu trúc của tế bào (RNA và DNA) và một số chất đặc biệt khác (như Mucopolysaccharid, heparin, acid hyaluronic, chondroitin…).

• Tạo ra năng lượng cần thiết cho sự sống – một quá trình diễn ra trong tế bào. Việc sử dụng glucose của tế bào phụ thuộc vào hoạt động của màng tế bào dưới tác dụng của insulin (trừ tế bào não, mô thần kinh, tế bào máu, tủy thận và thủy tinh thể).

Đồng phân glucozơ – Fructozơ

Sau khi tìm hiểu về glucozơ, chúng ta hãy tìm hiểu về Fructose – đồng phân của Glucose. Trong công thức chung Cx(H2O)y, cả hai hợp chất này đều có x = 6, y = 6 và đều là monosaccarit, nhưng chúng khác nhau ở điểm nào?

Công thức phân tử: C6H12O6 .

Fructozơ sẽ có công thức cấu tạo mạch hở như sau:

CH2OH–CHOH–CHOH–CHOH–CO–CH2OH

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

Khác với glucozơ, tính chất vật lý đặc trưng của fructozơ là:

• Fructozo là chất kết tinh không màu, dễ tan trong nước, có vị ngọt dịu hơn đường mía.

• Chúng tồn tại trong nhiều loại trái cây ngọt và chiếm 40% thành phần của mật ong.

• Fructose ngọt gấp rưỡi đường mía và ngọt gấp 2,5 lần glucose.

Tính chất hóa học của fructozơ:

Phân tử fructozơ gồm 5 nhóm OH. có 4 nhóm chức kề nhau và 1 nhóm chức C=O nên có tính chất hóa học của ancol đa chức và xeton. Fructose có tính chất tương tự như glucose.

• Fructozơ hòa tan Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường.

• Phản ứng với anhiđrit axit tạo thành este 5 chức.

• Tính chất xeton: Phản ứng với H2 tạo sobitol và tham gia phản ứng cộng HCN

• Trong môi trường trung tính hoặc axit, fructozơ không thể hiện tính khử của aldehyd, nhưng trong môi trường kiềm, fructozơ thực hiện được do có sự chuyển đổi giữa glucozơ và fructozơ qua trung gian endiol.

Chú ý: Trong môi trường kiềm, fructozơ chuyển thành glucozơ nên fructozơ có phản ứng tráng gương, phản ứng với Cu(OH)2 trong môi trường kiềm. Còn fructozơ không có phản ứng làm mất màu dung dịch brom. Đây là tín hiệu để nhận biết đường fructozơ và glucozơ.

Bài tập về glucozơ SGK Hóa học 9 có lời giải

Từ những kiến thức về glucozơ trên các em sẽ vận dụng những kiến thức đó để giải một số bài tập cơ bản trong SGK hóa học 9 sau đây.

Giải bài 1 trang 152 SGK Hóa học 9

Kể tên một số quả chín chứa glucôzơ.

Câu trả lời gợi ý:

Glucose có trong một số loại quả chín như: nho chín, chuối chín, ổi chín, mít chín, mãng cầu chín, dứa chín (thơm).

Giải bài 2 SGK Hóa 9 trang 152

Hãy chọn một thuốc thử để phân biệt các dung dịch sau bằng phương pháp hóa học. (Nêu cách tiến hành).

a) Dung dịch glucozơ và dung dịch rượu etylic.

b) Dung dịch glucozơ và dung dịch axit axetic.

Câu trả lời gợi ý:

a) Trích mẫu thử và đánh số thứ tự:

Chọn thuốc thử là AgNO3 trong dung dịch NH3 (đun nóng): Nhỏ lần lượt vài giọt dung dịch AgNO3 trong NH3 vào 2 ống nghiệm rồi đặt ống nghiệm vào cốc nước nóng:

Chất nào tham gia phản ứng tạo sản phẩm có màu bạc sáng bám thành ống nghiệm là glucozơ?

PTHH: C6H12O6 + Ag2O —> C6H12O7 + 2Ag (xúc tác: NH3)

Chất còn lại không tác dụng là rượu etylic.

b) Trích mẫu thử nghiệm và đánh số thứ tự:

Chọn thuốc thử là Na2CO3: Nhỏ lần lượt vài giọt dung dịch Na2CO3 vào 2 ống nghiệm

Ống nghiệm nào phản ứng thoát ra khí CH3COOH ?

PTHH: 2CH3COOH + Na2CO3 → 2CH3COONa + H2O + CO2

Chất không phản ứng là glucozơ

(Có thể dùng thuốc thử là quỳ tím, dung dịch làm đổi màu quỳ xanh thành đỏ là CH3COOH, chất còn lại không làm đổi màu quỳ đỏ là glucozơ).

Giải bài 3 SGK Hóa 9 trang 152

Tính khối lượng glucozơ cần để pha 500 ml dung dịch glucozơ 5% có D = 1,0 g/cm3.

Câu trả lời gợi ý:

mdd glucozơ = 500. 1 = 500 (g)

mglucozơ = (500,5) / 100 = 25 (g)

Giải bài 4 trang 152 SGK Hóa học 9

Khi lên men glucozơ thấy thoát ra 11,2 lít khí CO2 ở điều kiện tiêu chuẩn.

a) Tính khối lượng rượu etylic thu được sau quá trình lên men.

b) Tính khối lượng glucozơ thu vào lúc đầu biết rằng hiệu suất quá trình lên men là 90%.

Câu trả lời gợi ý:

a) Khối lượng rượu etylic:

n(CO2) = 11,2 / 22,4 = 0,5 mol

Lên men glucôzơ:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2.

Theo phương trình: n(rượu etylic) = nCO2 = 0,5 mol.

m(rượu etylic) = 0,5 × 46 = 23g.

b) Khối lượng glucozơ.

Theo phương trình glucose = 1/2 . nCO2 = 1/2. 0,5 = 0,25 mol

Do hiệu suất 90% nên khối lượng glucozơ cần dùng là:

0,25 x 180 x 100/90 = 50g

Bài viết trên đã cung cấp đầy đủ thông tin về công thức, cấu tạo, tính chất, vai trò của glucozơ – một chất vô cùng phổ biến xung quanh chúng ta. Hãy chia sẻ bài viết và truy cập website manta.edu.vn để có thêm nhiều kiến thức bổ ích về các môn học khác như toán, lý, hóa các lớp nhé!