Mở đầu (trang 20) Hóa 12 Kết nối tri thức Bài 4: Carbohydrate gồm nhiều hợp chất thiên nhiên có vai trò quan trọng đối với sinh vật như: tinh bột và glucose là nguồn dự trữ và cung cấp năng lượng quan trọng cho các quá trình sinh hoá tế bào; cellulose giúp xây dựng cấu trúc cho màng tế bào thực vật và thân cây. Vậy carbohydrate là gì? Các carbohydrate đơn giản như glucose và fructose có các tính chất hoá học cơ bản nào?
- Carbohydrate là những hợp chất hữu cơ tạp chức, thường có công thức chung là Cn(H2O)m.
- Glucose có tính chất của polyalcohol và của aldehyde. Fructose có tính chất của polyalcohol và của ketone.
I. Khái niệm và phân loại carbohydrate
Hoạt động nghiên cứu 1 (trang 20) Hóa 12 Kết nối tri thức Bài 4: Xét công thức cấu tạo mạch hở của hai carbohydrate sau:
CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH=O;
CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CO-CH2OH.
Hai carbohydrate trên chứa những loại nhóm chức nào?
Trả lời:
Carbohydrate CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH=O chứa nhóm chức alcohol (−OH) và nhóm chức aldehyde (−CH=O);
Carbohydrate CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CO-CH2OH chứa nhóm chức alcohol (−OH) và nhóm chức ketone (−CO−).
Hoạt động nghiên cứu 2 (trang 20) Hóa 12 Kết nối tri thức Bài 4: Công thức phân tử của một số carbohydrate là C6H12O6, C12H22O11 và (C6H10O5)n. Viết lại các công thức này dưới dạng Cn(H2O)m.
Trả lời:
Các công thức này dưới dạng Cn(H2O)m:
- C6H12O6: C6(H2O)6.
- C12H22O11: C12(H2O)11.
- (C6H10O5)n: (C6(H2O)5)n.
II. Glucose – Fructose
2. Tính chất hóa học
Hoạt động nghiên cứu 3 (trang 22) Hóa 12 Kết nối tri thức Bài 4: Từ cấu tạo phân tử của glucose và fructose (dạng mạch hở và mạch vòng), cho biết mỗi chất chứa các nhóm chức nào và đề xuất một số phản ứng chứng minh sự tồn tại của các nhóm chức đó.
- Glucose có tính chất của polyalcohol và của aldehyde. Fructose có tính chất của polyalcohol và của ketone.
- Đề xuất phản ứng:
+ Chứng minh tính chất của polyalcohol: Phản ứng của glucose, fructose với Cu(OH)2.
Hiện tượng: Glucose, fructose hoà tan Cu(OH)2 trong môi trường kiềm, tạo dung dịch màu xanh lam.
+ Chứng minh tính chất của aldehyde, ketone: Phản ứng tráng gương (phản ứng với thuốc thử Tollens) của glucose, fructose; phản ứng với nước bromine của glucose, fructose.
Hiện tượng: Glucose, fructose có phản ứng tráng gương; tuy nhiên glucose làm mất màu dung dịch bromine còn frutose thì không.
Hoạt động thí nghiệm 1 (trang 22) Hóa 12 Kết nối tri thức Bài 4: Phản ứng của glucose với Cu(OH)2
Chuẩn bị:
Hóa chất: dung dịch CuSO4 5%, dung dịch NaOH 10%, dung dịch glucose 2%.
Dụng cụ: ống nghiệm.
Tiến hành:
- Cho khoảng 2 mL dung dịch NaOH 10% vào ống nghiệm. Sau đó, thêm khoảng 0,5 mL dung dịch CuSO4 5% vào, lắc nhẹ.
- Cho tiếp khoảng 3 mL dung dịch glucose 2% vào ống nghiệm và lắc đều.
Quan sát hiện tượng xảy ra, giải thích và viết phương trình hóa học.
Trả lời:
- Khi cho dung dịch NaOH vào dung dịch CuSO4 thì thấy xuất hiện kết tủa xanh.
PTHH: NaOH + CuSO4 → Na2SO4 + Cu(OH)2
Kết tủa màu xanh chính là Cu(OH)2.
- Khi cho glucose vào ống nghiệm chứa kết tủa thì kết tủa sẽ bị hòa tan tạo thành dung dịch có màu xanh lam vì glucose tan trong dung dịch Cu(OH)2.
PTHH: 2C6H12O6 + Cu(OH)2 → (C6H12O6)2Cu + 2H2O
Hoạt động thí nghiệm 2 (trang 22) Hóa 12 Kết nối tri thức Bài 4: Tính chất aldehyde của glucose
Chuẩn bị:
Hoá chất: dung dịch CuSO4 5%, dung dịch NaOH 10%, dung dịch AgNO3 1%, dung dịch ammonia 5%, nước bromine loãng, dung dịch glucose 2%, nước nóng.
Dụng cụ: ống nghiệm, cốc thuỷ tinh, đèn cồn.
Tiến hành:
1. Oxi hoá glucose bằng Cu(OH)2
- Cho khoảng 2 mL dung dịch NaOH 10% vào ống nghiệm. Sau đó, thêm khoảng 0,5 mL dung dịch CuSO4 5% vào, lắc nhẹ.
- Cho tiếp khoảng 3 mL dung dịch glucose 2% vào ống nghiệm và lắc đều.
- Đun nóng ống nghiệm bằng ngọn lửa đèn cồn trong vài phút.
2. Phản ứng của glucose với thuốc thử Tollens
- Cho khoảng 2 mL dung dịch AgNO3 1% vào ống nghiệm, thêm từ từ dung dịch ammonia 5%, lắc đều đến khi kết tủa tan hết. Dung dịch thu được là thuốc thử Tollens.
- Thêm vào ống nghiệm khoảng 2 mL dung dịch glucose 2%, lắc đều. Sau đó, ngâm ống nghiệm vào cốc thuỷ tinh chứa nước nóng trong vài phút.
3. Phản ứng của glucose với nước bromine
- Cho khoảng 1 mL nước bromine loãng vào ống nghiệm.
- Thêm tiếp từ từ 2 mL dung dịch glucose 2%, lắc đều.
Quan sát và mô tả hiện tượng xảy ra trong mỗi ống nghiệm, giải thích và viết phương trình hoá học.
Trả lời:
1. Oxi hoá glucose bằng Cu(OH)2
- Cho khoảng 2 mL dung dịch NaOH 10% vào ống nghiệm. Sau đó, thêm khoảng 0,5 mL dung dịch CuSO4 5% vào, lắc nhẹ thấy thu được kết tủa xanh:
- Cho tiếp khoảng 3 mL dung dịch glucose 2% vào ống nghiệm và lắc đều thấy kết tủa tan dần tạo dung dịch màu xanh lam.
- Đun nóng ống nghiệm bằng ngọn lửa đèn cồn trong vài phút thấy xuất hiện kết tủa đỏ gạch.
2. Phản ứng của glucose với thuốc thử Tollens:
Hiện tượng: Sau phản ứng có lớp kim loại sáng bạc bám lên thành ống nghiệm.
Phương trình hoá học:
3. Phản ứng của glucose với nước bromine
Hiện tượng: Dung dịch bromine nhạt dần đến mất màu.
Phương trình hoá học:
CH2OH[CHOH]4CH=O + Br2 + H2O → CH2OH[CHOH]4COOH + 2HBr
Câu hỏi 1 (trang 23) Hóa 12 Kết nối tri thức Bài 4: Viết phương trình hoá học minh hoạ phản ứng của fructose với thuốc thử Tollens và Cu(OH)2 (trong môi trường kiềm, đun nóng).
Trả lời:
Trong môi trường kiềm glucose và fructose có thể chuyển hoá qua lại lẫn nhau.
Phương trình hoá học:
3. Trạng thái tự nhiên và ứng dụng
Câu hỏi 2 (trang 24) Hóa 12 Kết nối tri thức Bài 4: Cho biết các ứng dụng của glucose trong sơ đồ trên dựa trên tính chất nào của chất này.
Trả lời:
- Glucose tham gia phản ứng tráng bạc nên được dùng để tráng gương, tráng ruột phích.
PTHH:
CH2OH[CHOH]4CH=O + 2[Ag(NH3)2]OH CH2OH[CHOH]4COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O.
- Phản ứng lên men của glucose sinh ra ethanol nên được dùng làm nguyên liệu để sản xuất ethanol.
PTHH: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2.
- Glucose có vị ngọt, đóng vai trò cung cấp năng lượng cho tế bào nên được dùng làm thực phẩm và đồ uống.
- Glucose có thể hấp thụ trực tiếp vào máu để đi đến các mô và tế bào của cơ thể nên được dùng làm dung dịch truyền tĩnh mạch glucose 5%.