Bài giảng Cacbohiđrat (tiết 1)

i chủ yếu ở dạng β vòng 5 cạnh 
         + Ở trạng thái tinh thể, fructozơ ở dạng β, vòng 5 cạnh α – fructozơ β – fructozơ 
2. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên 
- Là chất rắn kết tinh, dễ tan trong nước, có vị ngọt gấp rưỡi đường mía và gấp 2,5 lần glucozơ 
- Vị ngọt của mật ong chủ yếu do fructozơ (chiếm tới 40 %) 
3. Tính chất hóa học 
- Fructozơ có tính chất của poliol và của OH – hemiaxetal tương tự glucozơ 
- Trong môi trường trung tính hoặc axit, fructozơ không thể hiện tính khử của anđehit, nhưng trong môi trường kiềm, fructozơ lại có tính chất này do có sự chuyển hóa giữa glucozơ và fructozơ qua trung gian là một enđiol.
                          glucozơ                                                   enđiol                                                   fructozơ 
( Chú ý: Fructozơ không phản ứng được với dung dịch nước brom và không có phản ứng lên men) 
SACCAROZƠ 
I – TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN 
- Saccarozơ là chất kết tinh, không màu, dễ tan trong nước, ngọt hơn glucozơ, nóng chảy ở nhiệt độ 185oC
- 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 
II – CẤU TRÚC PHÂN TỬ 
- Công thức phân tử: C12H22O11 
- Trong phân tử saccaozơ gốc α – glucozơ và gốc β – fructozơ liên kết với nhau qua nguyên tử oxi giữa C1 của glucozơ và C2 của fructozơ (C1 – O – C2) 
- Công thức cấu tạo và cách đánh số của vòng: 
                                                                          gốc α – glucozơ                                                gốc β – fructozơ 
- Nhóm OH – hemiaxetal không còn nên saccarozơ không thể mở vòng tạo nhóm – CHO 
III – TÍNH CHẤT HÓA HỌC 
1. Tính chất của ancol đa chức
Dung dịch saccarozơ hòa tan kết tủa Cu(OH)2 thành dung dịch phức đồng – saccarozơ màu xanh lam
 2C12H22O11 + Cu(OH)2  (C12H21O11)2Cu + 2H2O 
2. Phản ứng của đisaccarit (thủy phân) 
Saccarozơ bị thủy phân thành glucozơ và fructozơ khi: 
         + Đun nóng với dung dịch axit 
         + Có xúc tác enzim trong hệ tiêu hóa của người 
IV - ỨNG DỤNG VÀ SẢN XUẤT ĐƯỜNG SACCAROZƠ 
1. Ứng dụng
Saccarozơ được dùng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, để sản xuất bánh kẹo, nước giải khátTrong công nghiệp dược phẩm để pha chế thuốc.
2. Sản xuất đường saccarozơ
Các giai đoạn sản xuất saccarozơ từ mía: 
(1) Ép mía để lấy nước mía (12 – 15 % đường) 
(2) Đun nước mía với vôi sữa ở 60oC 
      + Các axit béo và các protit có trong nước mía chuyển thành kết tủa và được lọc bỏ 
      + Saccarozơ chuyển thành muối tan canxi saccarat
C12H22O11 + Ca(OH)2 + H2O  C12H22O11.CaO.2H2O 
(3) Sục CO2 vào dung dịch và lọc bỏ kết tủa CaCO3 thu được dung dịch saccarozơ có màu vàng
C12H22O11.CaO.2H2O + CO2  C12H22O11 + CaCO3 + 2H2O 
(4) Tẩy màu nước đường bằng khí SO2 
(5) Cô đặc dung dịch nước đường (không màu và trong suốt) dưới áp suất thấp. Làm lạnh và dùng máy li tâm tách đường kết tinh.
V – ĐỒNG PHÂN CỦA SACCAROZƠ : MANTOZƠ 
Mantozơ còn được gọi là đường mạch nha. Công thức phân tử C12H22O11 
1. Cấu trúc 
- Ở trạng thái tinh thể, phân tử mantozơ gồm 2 gốc glucozơ liên kết với nhau ở C1 của gốc α – glucozơ này với C4 của gốc α – glucozơ kia qua một nguyên tử oxi 
- Liên kết α – C1 – O – C4 được gọi là liên kết α – 1,4 – glicozit 
- Trong dung dịch, gốc glucozơ thứ 2 có thể mở vòng tạo ra nhóm – CHO 
Liên kết α – 1,4 – glicozit 
2. Tính chất hóa học 
a) Tính chất của ancol đa chức: giống như saccarozơ 
b) Phản ứng của đisaccarit (thủy phân): 
Mantozơ bị thủy phân thành 2 phân tử glucozơ khi: 
- Đun nóng với dung dịch axit
- Hoặc có xúc tác enzim mantaza Glucozơ 
c) Tính khử của anđehit: 
Mantozơ có 1 nhóm anđehit nên cho phản ứng tráng bạc, phản ứng khử Cu(OH)2 và phản ứng với dung dịch nước brom 
3. Điều chế 
Thủy phân tinh bột nhờ xúc tác enzim amilaza (có trong mầm lúa) 
2(C6H10O5)n + nH2O nC12H22O11 
                                                                                  Tinh bột                                          Mantozơ 
TINH BỘT
 I – TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN 
- Tinh bột là chất rắn vô định hình, màu trắng, không tan trong nước nguội 
- Trong nước nóng từ 65oC trở lên, tinh bột chuyển thành dung dịch keo (hồ tinh bột) 
- Tinh bột có nhiều trong các loại ngũ cốc, củ (khoai, sắn), quả (táo, chuối) 
II – CẤU TRÚC PHÂN TỬ 
1. Cấu trúc
Tinh bột là hỗn hợp của hai loại polisaccarit : amilozơ và amilopectin, trong đó amilozơ chiếm 20 – 30 % khối lượng tinh bột 
a) Phân tử amilozơ 
- Các gốc α – glucozơ liên kết với nhau bằng liên kết α – 1,4 – glicozit tạo thành mạch không phân nhánh
- Phân tử amilozơ không duỗi thẳng mà xoắn lại thành hình lò xo. Mỗi vòng xoắn gồm 6 gốc glucozơ
b) Phân tử amilopectin 
- Các gốc α – glucozơ liên kết với nhau bằng 2 loại liên kết: 
      + Liên kết α – 1,4 – glicozit để tạo thành một chuỗi dài (20 – 30 mắt xích α – glucozơ) 
      + Liên kết α – 1,6 – glicozit để tạo nhánh 
2. Đặc điểm 
a) Phân tử khối của tinh bột không xác định do n biến thiên trong khoảng rộng 
b) Tinh bột thuộc loại polime nên không có hai tính chất sau: hòa tan Cu(OH)2 (dù có nhiều nhóm –OH liền kề) và tính khử của anđehit (dù tận cùng phân tử vẫn có nhóm OH –hemiaxetal). Các nhóm – OH trong tinh bột có khả năng tạo este như glucozơ.
III – TÍNH CHẤT HÓA HỌC 
1. Phản ứng của polisaccarit (thủy phân) 
a) Thủy phân nhờ xúc tác axit vô cơ: dung dịch thu được sau phản ứng có khả năng tráng bạc 
(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6 
b) Thủy phân nhờ enzim: 
- Quá trình làm bánh mì là quá trình đextrin hóa bằng men và bằng nhiệt. Cơm cháy là hiện tượng đextrin hóa bằng nhiệt 
- Ăn bánh mì, cơm cháy dễ tiêu và có vị hơi ngọt vì phân tử tinh bột đã được phân cắt nhỏ thành các đisaccarit và monosaccarit 
2. Phản ứng màu với dung dịch iot (đặc trưng) 
         - Hồ tinh bột + dung dịch I2  hợp chất màu xanh tím 
         - Đun nóng thì thấy mất màu, để nguội thì màu xanh tím lại xuất hiện 
Giải thích: Mạch phân tử của amilozơ không phân nhánh và xoắn thành dạng hình trụ. Các phân tử iot đã len vào, nằm phía trong ống trụ và tạo thành hợp chất bọc có màu xanh tím. Liên kết giữa iot và amilozơ trong hợp chất bọc là liên kết yếu. Ngoài ra, amilopectin còn có khả năng hấp thụ iot trên bề mặt các mạch nhánh. Hợp chất bọc không bền ở nhiệt độ cao, khi đun nóng màu xanh tím bị mất và khi để nguội màu xanh tím xuất hiện trở lại.
IV – SỰ CHUYỂN HÓA TINH BỘT TRONG CƠ THỂ (SGK hóa học nâng cao lớp 12 trang 43) 
V – SỰ TẠO THÀNH TINH BỘT TRONG CÂY XANH (PHẢN ỨNG QUANG HỢP) 
XENLULOZƠ 
I – TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
 - Xenlulozơ là chất rắn hình sợi, màu trắng, không mùi, không vị, không tan trong nước và trong dung môi hữu cơ thông thường như benzen, ete 
- Xenlulozơ là thành phần chính tạo ra lớp màng tế bào thực vật, bộ khung của cây cối 
- Xenlulozơ có nhiều trong trong cây bông (95 – 98 %), đay, gai, tre, nứa (50 – 80 %), gỗ (40 – 50 %) 
II – CẤU TRÚC PHÂN TỬ 
1. Cấu trúc
- Công thức phân tử: (C6H10O5)n 
- Xenlulozơ là một polime hợp thành từ các mắt xích β – glucozơ bởi các liên kết β – 1,4 – glicozit 
2. Đặc điểm
- Mạch phân tử không nhánh, không xoắn, có độ bền hóa học và cơ học cao 
- Có khối lượng phân tử rất lớn (khoảng 1.000.000 – 2.400.000) 
- Xenlulozơ thuộc loại polime nên không có hai tính chất sau: hòa tan Cu(OH)2 (dù có nhiều nhóm –OH liền kề) và tính khử của anđehit (dù tận cùng phân tử vẫn có nhóm OH –hemiaxetal).
- Trong mỗi mắt xích C6H10O5 có 3 nhóm – OH tự do, công thức của xenlulozơ có thể được viết là [C6H7O2(OH)3]n 
III – TÍNH CHẤT HÓA HỌC
1. Phản ứng của polisaccarit (thủy phân)
- Xảy ra khi đun nóng xenlulozơ với dung dịch axit vô cơ 
(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6 
- Phản ứng cũng xảy ra nhờ enzim xenlulaza (trong dạ dày trâu, bò). Cơ thể con người không đồng hóa được xenlulozơ
2. Phản ứng của ancol đa chức
a) Với HNO3/H2SO4 đặc (phản ứng este hóa): 
[C6H7O2(OH)3]n + nHNO3 (đặc)  [C6H7O2(OH)2ONO2]n + nH2O 
                                                                  Xenlulozơ mononitrat 
[C6H7O2(OH)3]n + 2nHNO3 (đặc)  [C6H7O2(OH)(ONO2)2]n + 2nH2O 
                                                                  Xenlulozơ đinitrat
[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3 (đặc)  [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O
                                                                  Xenlulozơ trinitrat 
- Hỗn hợp xenlulozơ mononitrat, xenlulozơ đinitrat được gọi là coloxilin. Coloxilin dùng để chế tạo chất dẻo xenluloit dùng để làm bóng bàn, đồ chơi 
- Hỗn hợp chứa chủ yếu xenlulozơ trinitrat được gọi là piroxilin (làm chất nổ), dùng để chế tạo thuốc súng không khói. Phản ứng nổ xảy ra như sau: 
2[C6H7O2(ONO2)3]n  6nCO2 + 6nCO + 4nH2O + 3nN2 + 3nH2 
b) Với anhiđrit axetic (có H2SO4 đặc) 
[C6H7O2(OH)3]n + 3n(CH3CO)2O  [C6H7O2(OCOCH3)3]n + 3nCH3COOH 
Xenlulozơ triaxetat là một loại chất dẻo, dễ kéo thành tơ sợi 
c) Với CS2 và NaOH 
[C6H7O2(OH)3]n + nNaOH  [C6H7O2(OH)2ONa]n + nH2O 
[C6H7O2(OH)2ONa]n + nCS2  [C6H7O2(OH)2OCS–SNa]n
                                                            Xenlulozơ xantogenat 
Xenlulozơ xantogenat dùng để điều chế tơ visco 
d) Xenlulozơ không phản ứng với Cu(OH)2, nhưng tan được trong dung dịch [Cu(NH3)4](OH)2 (nước Svayde) tạo chất lỏng nhớt dùng để tạo tơ đồng - amoniac.
IV - ỨNG DỤNG 
Xenlulozơ có nhiều ứng dụng quan trọng trong sản xuất và đời sống như sản xuất giấy, tơ, sợi, ancol etylic 
MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ CACBOHIĐRAT 
Bài 1: Lên men a gam glucozơ với hiệu suất 90 %, lượng CO2 sinh ra cho hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi trong thu được 10,0 gam kết tủa và khối lượng dung dịch giảm 3,40 gam. Vậy giá trị của a là: 
A. 20,0 gam                      B. 15,0 gam                      C. 30,0 gam                      D. 13,5 gam 
Gợi ý: 
mCO2 = m kết tủa – m dung dịch giảm = 10 – 3,4 = 6,6 gam  nCO2 = 0,15  a =  = 15 gam 
Bài 2: Lên men một tấn tinh bột chứa 5 % tạp chất trơ thành ancol etylic, hiệu suất mỗi quá trình lên men là 85 %. Nếu đem pha