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.

⇒ Công thức phân tử của 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:

Tham khảo ngay tài liệu tổng hợp kiến thức và phương pháp giải mọi dạng bài tập trong đề thi Hóa THPT Quốc gia độc quyền của VUIHOC ngay

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:

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

→ 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

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

• 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.

CH₂OH[CHOH]₄CHO + 2Cu(OH)₂ + NaOH  CH₂OH[CHOH]₄COONa + CU₂O + 3H₂O

• Dung dịch nước brom:

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

→ 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).

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

4.3. Phản ứng lên men của Glucozơ

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

C₆H₁₂O₆  2C₂H₅OH + 2CO₂ 

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.

Đăng ký ngay để được thầy cô tổng hợp kiến thức và xây dựng lộ trình ôn thi sớm ngay từ bây giờ

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:

n_glu + n_fruc = n$_{H_{2}}$ = 0,2 mol

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

⇒ n_fruc = 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 n_glu = 27:180 = 0,9 mol

→ V_{không 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$_{CaCO_{3}}$ = 2n_glucozơ = 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 về Hóa 12 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!