Bài 6: SACCAROZƠ, TINH BỘT VÀ XENLULOZƠ

A. BÀI GIẢNG

I. SACCAROZƠ

Saccarozơ là loại đường phổ biến nhất, có trong nhiều loài thực vật, có nhiều nhất trong cây mía, củ cải đường, hoa thốt nốt.

1. Tính chất vật lí

Quan sát một mẫu saccarozơ (đường kính trắng) và bỏ vào nước chúng ta thấy: Saccarozơ là:

- Chất rắn, kết tinh, không màu, không mùi, có vị ngọt, nóng chảy ở 185°C.

- Tan tốt trong nước, độ tan tăng nhanh theo nhiệt độ.

2. Cấu trúc phân tử

Để xác định CTCT của saccarozơ ta làm các thí nghiệm sau:

- Cho saccarozơ tác dụng với các dung dịch $Cu(OH)_{2}$ ta được dung dịch có màu xanh lam: phân tử saccarozơ có nhiều nhóm –OH.

- Cho saccarozơ tác dụng với các dung dịch $AgNO_{3}$ trong $NH_{3}$; dung dịch nước brom: saccarozơ không tham gia các phản ứng trên: phân tử saccarozơ không có nhóm -CHO.

- Đun nóng dung dịch saccarozơ với $H_{2}SO_{4}$ loãng thu được dung dịch có phản ứng tráng bạc (dung dịch này có chứa glucozơ và fructozơ).

Kết luận: Saccarozơ là một đisaccarit được cấu tạo từ một gốc glucozơ và một gốc fructozơ liên kết với nhau qua nguyên tử oxi.

Như vậy, trong phân tử saccarozơ không có nhóm anđehit (-CHO), chỉ có các nhóm ancol (-OH).

3. Tính chất hóa học

Từ CTCT của saccarozơ chúng ta thấy:

- Vì trong CTCT có nhiều nhóm -OH nên saccarozơ có tính chất của ancol đa chức (tác dụng được với $Cu(OH)_{2}$).

- Vì trong CTCT không có nhóm –CHO nên saccarozơ không có tính khử như glucozơ.

- Vì trong CTCT có hai gốc monosaccarit nên saccarozơ có phản ứng thủy phân.

a. Phản ứng với $Cu(OH)_{2}$

$2C_{12}H_{22}O_{11}+Cu(OH)_{2}\rightarrow (C_{12}H_{21}O_{11})_{2}Cu+2H_{2}O$

(dung dịch đồng saccarat màu xanh lam)

b. Phản ứng thuỷ phân

$C_{12}H_{22}O_{11}+H_{2}O\overset{H^{+}, t^{0}}{\rightarrow}C_{6}H_{12}O_{6}(glucozo)+C_{6}H_{12}O_{6}(fructozo)$

4. Sản xuất và ứng dụng

a. Sản xuất saccarozơ

Saccarozơ được sản xuất từ cây mía, củ cải đường hoặc hoa thốt nốt. Quy trình sản xuất đường saccarozơ từ cây mía như sau:

b. Ứng dụng

- Trong đời sống, saccarozơ là thực phẩm quan trọng cho người.

- Trong công nghiệp thực phẩm, saccarozơ là nguyên liệu để sản xuất bánh kẹo, nước giải khát, đồ hộp.

- Trong công nghiệp dược phẩm, saccarozơ là nguyên liệu dùng để pha thuốc. Saccarozơ còn là nguyên liệu để thuỷ phân thành glucozơ và fructozơ dùng trong kĩ thuật tráng gương, tráng ruột phích...

II. TINH BỘT

1. Tính chất vật lí

- Quan sát một mẫu tinh bột (bột gạo, bột mì...) sau đó cho một ít tinh bột vào nước lạnh rồi nước nóng và lắc nhẹ. Kết quả cho thấy:

Tinh bột là chất rắn, ở dạng bột vô định hình, màu trắng, không tan trong nước lạnh. Trong nước nóng, hạt tinh bột sẽ ngậm nước và trương phồng lên tạo thành dung dịch keo, gọi là hồ tinh bột.

2. Cấu trúc phân tử

- CTPT của tinh bột là: $(C_{6}H_{10}O_{5})_{n}$

- Tinh bột là hỗn hợp của hai loại polisaccarit, phân tử gồm nhiều mắt xích $C_{6}H_{10}O_{5}$ liên kết với nhau:

+ Amilozơ: gồm các gốc $\alpha$-glucozơ liên kết với nhau tạo thành mạch dài, xoắn lại có phân tử khối lớn ($\sim$200.000).

+ Amilopectin: gồm các gốc $\alpha$-glucozơ liên kết với nhau tạo thành mạng không gian phân nhánh.

- Tinh bột được tạo thành trong cây xanh nhờ quá trình quang hợp:

3. Tính chất hóa học

a. Phản ứng thuỷ phân: Tinh bột bị thủy phân trong môi trường axit theo phản ứng:

$(C_{6}H_{10}O_{5})_{n}+nH_{2}O\overset{H^{+},t^{0}}{\rightarrow}nC_{6}H_{12}O_{6}$

b. Phản ứng màu với iot: Tinh bột tác dụng với dung dịch iot tạo thành hợp chất có màu xanh tím. Đây là phản ứng đặc trưng để nhận biết hồ tinh bột.

• Giải thích: Do cấu tạo ở dạng xoắn, có lỗ rỗng nên tinh bột hấp thụ iot cho màu xanh lục.

4. Ứng dụng

- Trong đời sống, tinh bột là chất dinh dưỡng cơ bản cho người và một số động vật.

- Trong công nghiệp, tinh bột được dùng để sản xuất bánh kẹo và hồ dán.

- Trong cơ thể người, tinh bột bị thuỷ phân thành glucozơ nhờ các enzim trong nước bọt và ruột non. Phần lớn glucozơ được hấp thụ trực tiếp qua thành ruột và đi vào máu nuôi cơ thể; phần còn dư được chuyển về gan. Ở gan, glucozơ được tổng hợp lại nhờ enzim thành glicogen dự trữ cho cơ thể.

III. XENLULOZƠ

1. Tính chất vật lí, trạng thái thiên nhiên

Quan sát một mẫu bông (xenlulozơ) sau đó hòa tan mẫu bông lần lượt vào nước lạnh, nước nóng, benzen. Kết quả quan sát cho thấy:

- Xenlulozơ là chất rắn dạng sợi, màu trắng, không mùi vị. Không tan trong nước và nhiều dung môi hữu cơ như etanol, ete, benzen,... nhưng tan được trong nước Svayde là dung dịch $Cu(OH)_{2}$/dung dịch $NH_{3}$.

- Xenlulozơ là thành phần chính tạo nên màng tế bào thực vật, tạo nên bộ khung của cây cối.

2. Cấu trúc phân tử

- Là một polisaccarit, phân tử gồm nhiều gốc $\beta$-glucozơ liên kết với nhau tạo thành mạch dài, có khối lượng phân tử rất lớn (2.000.000). Nhiều mạch xenlulozơ ghép lại với nhau thành sợi xenlulozơ.

– Xenlulozơ chỉ có cấu tạo mạch không phân nhánh, mỗi gốc $C_{6}H_{10}O_{5}$ có 3 nhóm OH.

CTPT: $(C_{6}H_{10}O_{5})_{n}$ hay $[C_{6}H_{7}O_{2}(OH)_{3}]_{n}$

- So sánh cấu tạo của xenlulozơ và tinh bột ta nhận thấy:

+ Giống nhau:

• Đều được cấu tạo từ các gốc glucozơ.

• Các gốc glucozơ tạo thành mạch có khối lượng phân tử rất lớn.

+ Khác nhau:

• Xenlulozơ có cấu tạo từ gốc $\beta$-glucozơ tạo thành mạch không phân nhánh, không xoắn.

• Tinh bột có cấu tạo từ gốc $\alpha$-glucozơ tạo thành mạch có thể phân nhánh hoặc không phân nhánh.

3. Tính chất hóa học

a.Phản ứng thuỷ phân: Xenlulozơ bị dung dịch $H_{2}SO_{4}$ 70% khi đun nóng hòa tan và thủy phân thành glucozơ:

$(C_{6}H_{10}O_{5})_{n}+nH_{2}O\overset{H^{+},t^{0}}{\rightarrow}nC_{6}H_{12}O_{6}$

b. Phản ứng với axit nitric: Vì mỗi mắt xích $C_{6}H_{10}O_{5}$ của xenlulozơ có 3 nhóm –OH tự do nên xenlulozơ có tính chất của một ancol đa chức. Xenlulozơ phản ứng với $HNO_{3}$ đặc có $H_{2}SO_{4}$ đặc làm xúc tác tạo ra xenlulozơ trinitrat theo phương trình:

4. Ứng dụng

- Những nguyên liệu chứa xenlulozơ (bông, đay, gỗ, tre...) thường được dùng trực tiếp (kéo sợi dệt vải, trong xây dựng, làm đồ gỗ,...) hoặc chế biến thành giấy.

- Xenlulozơ là nguyên liệu để sản xuất tơ nhân tạo như tơ visco, tơ axetat, chế tạo thuốc súng không khói và chế tạo phim ảnh.