Khám phá về Cacbohidrat

Cacbohidrat được biết tới là hợp chất hữu cơ cấu tạo nên hồ hết các vật chất trên thế giới. Vậy cụ thể cacbohidrat là gì? Lý thuyết về cacbohidrat? thuộc tính, ứng dụng và cách điều chế cacbohidrat như nào?… Nội dung bài viết dưới đây của tintuctuyensinh sẽ cung cấp cho người chơi những tri thức hữu dụng về chủ đề trên, cùng khám phá nhé!.

khái niệm Cacbohidrat là gì?

Cacbohidrat (còn gọi là gluxit hoặc saccarit) được biết tới là những hợp chất hữu cơ tạp chức, với công thức thông thường là (C_n(H_2O)_m) chứa nhiều nhóm OH và nhóm cacbonyl (andehit hoặc xeton) trong phân tử hóa học.

Phân loại Cacbohidrat

Gluxit được tạo thành 3 loại thường gặp là:

• Monosaccarit: glucozơ, fructozơ có CTPT là (C_6H_12O_6)

• Đisaccarit: saccarozơ và mantozơ có CTPT là (C_12H_22O_11)
• Polisaccarit: xenlulozơ và tinh bột có CTPT là ((C_6H_10O_5)_n)

Lý thuyết về Glucozơ

Cấu trúc phân tử Glucozơ

• Công thức phân tử (C_6H_12O_6)
• Công thức cấu tạo (CH_2OH – (CHOH)_4 – CHO)
• Glucozơ tồn tại ở cả hai dạng mạch hở và mạch vòng (dạng (alpha) là 36% dạng (beta) là 64%).

thuộc tính vật lí và trạng thái thiên nhiên

• Là chất rắn, không màu, tan tốt trong nước, độ tan trong nước tăng khi nhiệt độ tăng.
• Có vị ngọt kém đường mía.
• Có nhiều trong các loại hoa quả: quả nho, mật ong (30%), máu người (0,1%).

thuộc tính hóa học của Glucozơ

Trong phân tử glucozơ có 5 nhóm OH nằm liền kề và 1 nhóm cho nên glucozơ có các phản ứng của ancol đa chức và của anđehit.

Hòa tan (Cu(OH)_2) ở ngay nhiệt độ thường phân thành dung dịch màu xanh lam

(2C_6H_12O_6 + Cu(OH)_2 rightarrow (C_6H_11O_6)_2Cu + 2H_2O)

(rightarrow) Phản ứng này chứng minh glucozo có nhiều nhóm OH.

tính năng với anhiđrit axit chia thành este 5 chức:

(CH_2OH(CHOH)_4CHO + 5(CH_3CO)_2O rightarrow CH_3COOCH_2(CHOOCCH_3)4CHO + 5CH_3COOH)

(rightarrow) Phản ứng này sử dụng để chứng minh trong phân tử glucozơ có 5 nhóm OH.

công dụng với (H_2) chia thành ancol sobitol:

(CH_2OH(CHOH)_4CHO + H_2 oversetNi,t^circrightarrowCH_2OH(CHOH)_4CH_2OH)

tác dụng với (AgNO_3/NH_3) phân thành Ag (phản ứng tráng gương):

(CH_2OH(CHOH)_4CHO + 2AgNO_3 + 3NH_3 + H_2O rightarrow CH_2OH(CHOH)_4COONH_4 + 2Ag + 2NH_4NO_3)

Phản ứng với (Cu(OH)_2) ở nhiệt độ cao:

(CH_2OH(CHOH)_4CHO + 2Cu(OH)_2 + NaOH rightarrow CH_2OH(CHOH)_4COONa + Cu_2O + 3H_2O)

Phản ứng làm mất màu dung dịch Brom:

(CH_2OH(CHOH)_4CHO + Br_2 + H_2O rightarrow CH_2OH(CHOH)_4COOH + 2HBr)

(rightarrow) Các phản ứng này chứng tỏ glucozơ có nhóm CHO.

Phản ứng lên men như sau:

(C_6H_12O_6 rightarrow 2CO_2 + 2C_2H_5OH)

Phản ứng với (CH_3OH/HCl) tạo metylglicozit”

• Chỉ có nhóm OH hemiaxetal nhập cuộc phản ứng.

(rightarrow) Phản ứng này chứng tỏ glucozo có dạng mạch vòng.

• Sau phản ứng nhóm metylglicozit không chuyển quay về nhóm vì vậy không tráng gương được.

Ngoài ra khi khử hoàn toàn glucozơ nhận được n-hexan chứng tỏ glucozơ có mạch 6C thẳng.

Cách điều chế Glucozơ

Thủy phân saccarozơ, tinh bột, mantozơ, xenlulozơ

• Mantozơ:

(C_12H_22O_11 + H_2O rightarrow 2C_6H_12O_6)

• Tinh bột và xenlulozơ:

((C_6H_10O_5)_n + nH_2O rightarrow nC_6H_12O_6)

• Saccarozơ:

(C_12H_22O_11 + H_2O rightarrow C_6H_12O_6, (glucozo) + C_6H_12O_6, (fructozo))

Trùng hợp HCHO:

(6HCHO oversetCa(OH)_2, t^circrightarrowC_6H_12O_6)

Lý thuyết về Fructozơ

Cấu trúc phân tử Fructozơ

• Công thức phân tử C6H12O6.
• Công thức cấu tạo CH2OH – CHOH – CHOH – CHOH – CO – CH2OH.
• Trong dung dịch, frutozơ sinh tồn căn bản ở dạng β, vòng 5 hoặc 6 cạnh

thuộc tính vật lí và trạng thái tự nhiên

• Là chất rắn kết tính, dễ tan trong nước.
• Vị ngọt hơn đường mía.
• Có nhiều trong hoa quả và đặc biệt trong mật ong (40%):

tính chất hóa học của Fructozơ

vì phân tử fructozơ chứa 5 nhóm OH trong đó có 4 nhóm liền kề và 1 nhóm chức C = O nên có các thuộc tính hóa học của ancol đa chức và xeton.

• Hòa tan Cu(OH)2 ở ngay nhiệt độ thường.
• tác dụng với anhiđrit axit tạo este 5 chức.
• tính năng với H2 tạo sobitol.
• Trong môi trường kiềm fructozơ chuyển hóa thành glucozơ nên fructozơ có phản ứng tráng gương, phản ứng với Cu(OH)2 trong môi trường kiềm. nhưng mà fructozơ không có phản ứng làm mất màu dung dịch Brom.

Lý thuyết về Saccarozơ

Cấu trúc phân tử Saccarozơ

• Công thức phân tử: (C_12H_22O_11)
• Công thức cấu tạo: Saccarozo sinh ra từ một gốc alpha – glucozo và một gốc beta – fructozo bằng liên kết 1,2-glicozit.

• Trong phân tử saccaozơ gốc alpha – glucozơ và gốc beta – fructozơ cấu kết với nhau qua nguyên tử oxi giữa (C_1) của glucozơ và (C_2) của fructozơ ((C_1-O-C_2))
• Nhóm OH – hemiaxetal không còn nên saccarozơ không thể mở vòng tạo nhóm -CHO

thuộc tính vật lý và trạng thái thiên nhiên

• Saccarozơ là chất kết tinh, không màu, dễ tan trong nước, ngọt hơn glucozơ
• Nhiệt độ nóng chảy: 185 độ C
• Có nhiều trong cây mía (nên saccarozơ còn được gọi là đường mía), củ cải đường, thốt nốt…
• Có nhiều dạng sản phẩm: đường phèn, đường kính, đường cát…

thuộc tính hóa học của Saccarozơ

bởi không có nhóm chức andehit ((-CH=O)) nên saccarozo không có tính khử như glucozo (không có phản ứng tráng bạc). Saccarozơ chỉ có thuộc tính của ancol đa chức và có phản ứng của đisaccarit.

thuộc tính của ancol đa chức

Dung dịch saccarozơ hòa tan kết tủa (Cu(OH)_2) thành dung dịch phức đồng – saccarozơ màu xanh lam

(2C_12H_22O_11 + Cu(OH)_2 rightarrow (C_12H_21O_11)_2Cu + 2H_2O)

Phản ứng của đisaccarit (thủy phân)

Saccarozơ bị thủy phân thành glucozơ và fructozơ

(C_12H_22O_11 + H_2O rightarrow C_6H_12O_6 + C_6H_12O_6)

ứng dụng của Saccarozơ

Saccarozơ được dùng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, để phát triển bánh kẹo, nước đái khát… Trong công nghiệp dược phẩm để pha chế thuốc.

phát hành đường saccarozơ

Saccarozo được phát hành từ cây mía, củ cải đường hoặc hoa thốt nốt.

Lý thuyết về Mantozơ

Công thức phân tử Mantozơ

• Công thức phân tử: (C_12H_22O_11)
• Công thức cấu tạo: được phân thành từ sự liên minh của 2 gốc alpha – glucozơ bằng liên minh (alpha -1,4-glicozit)

thuộc tính hóa học của mantozơ

bởi vì khi liên minh 2 gốc glucozơ, phân tử mantozơ vẫn còn 1 nhóm CHO và các nhóm OH liền kề nên mantozơ có thuộc tính hóa học của cả Ancol đa chức và anđehit.

công dụng với (Cu(OH)_2) cho phức đồng – mantozơ màu xanh lam

(2C_12H_22O_11 + Cu(OH)_2 rightarrow (C_12H_21O_11)_2Cu + 2H_2O)

Khử ([Ag(NH_3)_2]OH) và (Cu(OH)_2) khi đun nóng

Mantozơ thuộc loại đisaccarit có tính khử

(C_12H_22O_11 + 2AgNO_3 + 2NH_3 + H_2O rightarrow 2Ag + NH_4NO_3 + C_12H_22O_12)

Bị thủy phân khi có mặt axit xúc tác hoặc enzim xuất hiện 2 phân tử glucozơ

(C_12H_22O_11 + H_2O rightarrow 2C_6H_12O_6, (glucozo))

Cách điều chế mantozơ

Mantozơ được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột nhờ anzim amilaza (có trong mầm lúa). Phản ứng thủy phân này cũng xảy ra trong thân thể người và động vật.

Lý thuyết về Xenlulozơ

Xenlulozơ thường được gọi là mùn cưa hay vỏ bào với những đặc điểm như sau:

Công thức phân tử Xenlulozơ

• Công thức phân tử ((C_6H_10O_5)_n)
• Công thức cấu tạo: bởi vì các gốc (beta -glucozo) liên kết với nhau bằng liên minh (beta -1,4-glicozit) chia thành mạch thẳng, mỗi gốc chỉ còn lại 3 nhóm OH hòa bình nên có thể viết công thức cấu tạo ở dạng ([C_6H_7O_2(OH)_3]_n)

tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên

• Là chất rắn, hình sợi, màu trắng, không mùi, không vị.
• Không tan trong nước ngay cả khi đun nóng, không tan trong các dung môi hữu cơ phổ biến như ete, benzen…

tính chất hóa học của Xenlulozơ

Phản ứng thủy phân

((C_6H_10O_5)_n + nH_2O rightarrow nC_6H_12O_6, , (glucozo))

Phản ứng este hóa với axit axetic và axit nitric

([C_6H_7O_2(OH)_3] + 3nCH_3COOH rightarrow [C_6H_7O_2(OOCCH_3)_3]_n + 3nH_2O)

([C_6H_7O_2(OH)_3] + 3nHNO_3 rightarrow [C_6H_7O_2(ONO_2)_3]_n + 3nH_2O)

ứng dụng của xenlulozơ

Từ xenlulozơ cho phản ứng với (CS_2) trong NaOH rồi phun qua dung dịch axit để phát triển tơ visco.

Lý thuyết về Tinh bột

Công thức phân tử tinh bột

• Công thức phân tử ((C_6H_10O_5)_n)
• Công thức cấu tạo: tinh bột bởi các gốc (alpha -glucozo) câu kết với nhau bằng câu kết (alpha -1,4-glicozit) tạo mạch thẳng (amilozơ) hoặc bằng cấu kết (alpha -1,4-glicozit) và (alpha -1,6-glicozit) phân thành mạch nhánh (amilopectin).

thuộc tính vật lí và trạng thái thiên nhiên

• Chất rắn vô ổn định, không tan trong nước lã, phồng lên và tan vỡ ra trong nước nóng thành dung dịch keo gọi là hồ tinh bột.
• Màu trắng.
• Có nhiều trong các loại hạt (gạo, mì, ngô…), củ (khoai, sắn…) và quả (táo, chuối…).

tính chất hóa học của tinh bột

Phản ứng của đại dương tinh bột với dung dịch (I_2) tạo thành dung dịch xanh tím. (Nếu đun nóng dung dịch bị mất màu, để nguội màu hình thành trở lại).

(rightarrow) Phản ứng này thường được sử dụng để nhận diện hồ tinh bột.

Phản ứng thủy phân:

((C_6H_10O_5)_n + nH_2O rightarrow nC_6H_12O_6, , (glucozo))

Khi có men thì thủy phân

Tinh bột (rightarrow) đextrin (rightarrow) mantozơ (rightarrow) glucozơ

Cách điều chế tinh bột

Trong tự nhiên, tinh bột được tổng hợp chủ quản nhờ quá trình quang hợp của cây cối.

(6nCO_2 + 5nH_2O rightarrow (C_6H_10O_5)_n + 6nO_2) (clorofin, ánh sáng).

Trên đây tintuctuyensinh đã giúp sinh viên tổng hợp lý thuyết về cacbohidrat qua việc mày mò các chất cụ thể. kì vọng thông tin trong bài viết đã giúp bạn có những kiến thức có lợi về cacbohidrat. Chúc bạn luôn học tốt!.