Cacbon hidrat là một chương quan trọng trong hóa học hữu cơ lớp 12. Phần Cacbon hidrat thường chiếm khá nhiều điểm trong đề thi trung học phổ thông. Vậy nên, các em nên tìm hiểu chi tiết về nội dung này. Sau đây là những kiến thức cốt yếu của chương Cacbon hidrat, mời các em cùng theo dõi bài học.
Chương II. Cacbon hidrat
Khái niệm hóa học về Cacbon hidrat
Cacbonhidrat là những hợp chất hữu cơ tạp chức, có chứa nhiều nhóm hyđroxyl (-OH) và có nhóm cacbonyl ( -CO- ) trong phân tử, thường có công thức chung là Cn(H2O)m.
Phân loại Cacbon hidrat
Cacbonhidrat được phân thành 3 nhóm là:
– Monosaccarit: là những cacbonhidrat đơn giản nhât không bị phân hủy.
Ví dụ: Glucozơ và fructozơ có công thức phân tử C6H12O6.
– Đisaccarit: là những cacbonhidrat khi bị thuỷ phân sinh ra 2 phân tử monosaccarit.
Ví dụ: Saccarozơ và mantozo công thức phân tử C12H22O11
– Polisaccarit: là những cacbonhidrat phức tạp khi bị thửy phân sinh ra nhiều phân tử
Ví dụ: Tinh bột và xenlulozơ đều có công thức phân tử (C6H10O5)n
I. Glucozơ
- Tính chất vật lí và trạng thái thiên nhiên
– Glucozơ là chất rắn kết tinh, không màu, nóng chảy ở nhiệt độ 146oC và có độ ngọt kém đường mía, có nhiều trong các bộ phận của cây và nhất là trong quả chín.
– Glucozơ có cả ở trong cơ thể người và động vật (chiếm 0,1 % trong máu người). Glucozơ còn gọi là đường nho. 2.Cấu trúc phân tử
– Glucozơ có công thức phân tử là C6H12O6.
– Tồn tại ở dạng mạch hở và mạch vòng. 2.1 Dạng mạch hở
– Glucozơ có cấu tạo của anđehit đơn chức và ancol 5 chức, có công thức cấu tạo thu gọn là: CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH=O
– Viết gọn là: CH2OH[CHOH]4CHO 
2.2 Dạng mạch vòng
– Nhóm -OH ở C5 cộng vào nhóm C=O tạo ra 2 dạng vòng 6 cạnh a và b.
– Trong dung dịch, hai dạng này chiếm ưu thế hơn và luôn chuyển hoá lẫn nhau theo một cân bằng qua dạng mạch hở.
– Nhóm OH ở vị trí số 1 được gọi là OH hemiaxetal
III. Tính chất hoá học của Glucozơ
– Glucozơ có các tính chất của nhóm andehit và ancol đa chức.
- Tính chất của ancol đa chức – poliancol a) Tác dụng với Cu(OH)2
– Dung dịch glucozơ hoà tan Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường tạo dung dịch phức có màu xanh.
– Phương trình phản ứng: 2C6H12O6 + Cu(OH)2 -> (C6H11O6)2Cu + 2H2O
b) Phản ứng tạo este
– Khi Glucozơ tác dụng với anhidrit axetic có thể tạo ra este chứa 5 gốc axit :C6H7O(OCOCH3)5
- Tính chất của nhóm anđehit a) Tính khử
– Oxi hóa Glucozơ bằng phức bạc amoniac (AgNO3 trong dung dịch NH3). (phản ứng tráng gương)
– Phương trình phản ứng:
AgNO3 + 3NH3 + H2O -> [Ag(NH3)2]OH+ NH4NO3
CH2OH[CHOH]4CHO + 2[Ag(NH3)2]OH -> CH2OH[CHOH]4COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O
– Hoặc:
CH2OH[CHOH]4CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O -> CH2OH[CHOH]4COONH4 + 2Ag + 2NH4NO3.
– Oxi hoá Glucozơ bằng Cu(OH)2/NaOH khi đun nóng.
– Phương trình phản ứng:
CH2OH[CHOH]4CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH -> CH2OH[CHOH]4COONa + Cu2O + 3H2O.
– Glucozo làm mất màu dung dịch nước brom.
– Phương trình phản ứng:
CH2OH[CHOH]4CHO + Br2 + H2O -> CH2OH[CHOH]4COOH + HBr
b) Tính oxi hoá
– Phương trình phản ứng:
CH2OH[CHOH]4CHO + H2 -> CH2OH[CHOH]4CH2OH ( Sobitol )
- Tính chất riêng của dạng mạch vòng
– Glucozơ ở dạng mạch vòng tác dụng được với CH3OH/HCl.
– Khi nhóm -OH ở C1 đã chuyển thành nhóm -OCH3, thì dạng vòng không thể chuyển sang dạng mạch hở được nữa.
- Phản ứng lên men
– Phương trình phản ứng:
C6H12O6 -> 2C2H5OH + 2CO2
- Điều chế Glucozơ
– Phương trình phản ứng:
(C6H10O5)n + nH2O -> nC6H12O6
III. Fructozo (Đồng phân của Glucozơ)
– Gọi là đường mật ong.
– Công thức phân tử C6H12O6
– Công thức cấu tạo của Fructozo: CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH- C-CH2OH
||
O
– Viết gọn: CH2OH[CHOH]3COCH2OH
-Trong dung dịch fructozơ có thể tồn tại ở dạng b mạch vòng 5 cạnh hoặc 6 cạnh.
– Ở dạng tinh thể, Fructozơ ở dạng b vòng 5 cạnh.
– Trong môi trường kiềm (OH-) có sự chuyển hoá giữa Glucozơ và Fructozơ:
Glucozơ <——> Fructozơ
– Tính chất hóa học của Fructozơ
+ Tương tự glucozo, fructozo tác dụng Cu(OH)2 tạo thành dung dịch phức có màu xanh.
+ Tác dụng H2 tạo ra poliancol (sobitol)
+ Tham gia phản ứng tráng bạc
+ Phản ứng khử Cu(OH)2 cho kết tủa đỏ gạch
+ Khác với glucozo, fructozo không làm mất màu dung dịch nước brom. Đây là dấu hiệu để phân biệt Glucozo với Fructozo trong hỗn hợp.
II. Saccarozơ
- Tính chất vật lí, trạng thái thiên nhiên của Saccarozơ
– Saccarozơ là chất rắn kết tinh, không màu, tan tốt trong nước, nóng chảy ở nhiệt độ 185oC, có nhiều trong mía và củ cải đường.
2. Cấu trúc phân tử Saccarozơ
– Công thức phân tử: C12H22O11
– Saccarozơ hợp bởi a- Glucozơ và b- Fructơzơ.
III. Tính chất hoá học của Saccarozơ
– Saccarozơ không còn tính khử vì không còn -OH hemixetal tự do nên không thể chuyển sang dạng mạch hở. Vậy nên Saccarozơ chỉ còn tính chất của ancol đa chức và đặc biệt có phản ứng thuỷ phân của đisaccarit.
- Phản ứng của ancol đa chức a) Phản ứng với Cu(OH)2
– Dung dịch saccarozơ tác dụng với Cu(OH)2 cho phức đồng-saccarozơ màu xanh.
– Phương trình phản ứng:
2 C12H22O11 + Cu(OH)2 -> (C12H22O11 )2Cu+ 2H2O
b) Phản ứng thuỷ phân
– Khi đun nóng dung dịch có axit làm xúc tác, Saccarozơ thủy phân tạo thành Glucozơ và Fructozơ.
– Phương trình phản ứng:
C12H22O11 + H2O -> C6H12O6 + C6H12O6
– Phản ứng này còn xảy ra nhờ tác dụng của enzym.
c) Phản ứng với sữa vôi Ca(OH)2 cho dung dịch trong suốt (canxi saccarat).
– Phương trình phản ứng:
C12H22O11+ Ca(OH)2 + H2O -> C12H22O11.CaO.2H2O IV. Ứng dụng và sản xuất đường saccarozơ
- Ứng dụng
– Dùng làm thức ăn cho người.
– Là nguyên liệu cho công nghiệp thực phẩm.
– Là nguyên liệu để pha chế thuốc.
– Dùng trong sản xuất bánh kẹo và nước giải khát.
– Dùng tráng gương, tráng ruột phích.
- Sản xuất đường saccarozơ
– Sản xuất đường saccarozơ từ cây mía qua một số công đoạn chính thể hiện ở sơ đồ dưới đây:
V. Đồng phân của saccarozơ: Mantozơ (đường mạch nha)
- Cấu tạo
– Phân tử mantozơ do 2 gốc Glucozơ liên kết với nhau ở C1 gốc a- glucozo này với C4 của gốc a – glucozo kia qua nguyên tử oxi. Liên kết a-C1-O-C4 gọi là liên kết a-1,4-glicozit
– Nhóm -OH hemiaxetal ở gốc Glucozơ thứ hai còn tự do nên trong dung dịch gốc này có thể mở vòng tạo ra nhóm -CHO.
- Tính chất a) Thể hiện tính chất của poliol giống saccarozơ
– Tác dụng với Cu(OH)2 cho phức đồng-mantozơ màu xanh.
b) Có tính khử tương tự Glucozơ
– Khử Ag(NH3)2OH tạo kết tủa bạc (phản ứng tráng gương với dung dịch AgNO3 trong NH3
– Tác dụng với Cu(OH)2 tạo kết tủa màu đỏ gạch Cu2O khi đun nóng.
c) Bị thuỷ phân sinh ra 2 phân tử Glucozơ
Phương trình phản ứng:
C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6
– Phản ứng thủy phân này cũng xảy ra trong cơ thể người và động vật.
- Điều chế Mantozơ
– Mantozơ được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột nhờ enzim amilaza (có trong mầm lúa).
III. Tinh bột và Xenlulozơ
- Tinh bột 1.1. Tính chất vật lí, trạng thái thiên nhiên
– Tinh bột là chất rắn vô định hình, màu trắng, không tan trong nước lạnh, tan trong nước nóng tạo dung dịch keo (hồ tinh bột).
– Là hợp chất cao phân tử có trong các loại ngũ cốc, các loại quả củ.
- Cấu trúc phân tử
– Tinh bột là hỗn hợp của 2 loại polisaccarit là amilozơ và amilopectin. Cả 2 đều có công thức (C6H10O5)n là những gốc α-glucozơ.
+ Cấu trúc phân tử Amilozơ: gốc α-glucozơ liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4-glucozit tạo thành chuỗi dài không phân nhánh, xoắn lại thành hình lò xo.
+ Cấu trúc phân tử Amilopectin: gốc α-glucozơ liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4-glucozit tạo và liên kết α-1,6-glucozit tạo thành chuỗi phân nhánh.
- Tính chất hoá học
– Tinh bột biểu hiệu rất yếu tính chất của một poliancol, chỉ biểu hiện rõ tính chất thuỷ phân và phản ứng màu với iot.
a) Phản ứng thuỷ phân
– Thuỷ phân nhờ xúc tác axit
– Phương trình phản ứng:
(C6H10O5)n + nH2O -> nC6H12O6
– Thuỷ phân nhờ enzim
Tinh bột -> Đextrin -> Mantozo -> Glucozo
b) Phản ứng màu với dung dịch iot
– Nhỏ dung dịch iot vào ống nghiệm đựng dung dịch hồ tinh bột hoặc vào mặt cắt của củ khoai lang.
– Hiện tượng: Dung dịch hồ tinh bột trong ống nghiệm cũng như mặt cắt của củ khoai lang đều nhuốm màu xanh tím. Khi đun nóng, màu xanh tím biến mất, khi để nguội màu xanh tím lại xuất hiện.
– Giải thích: Nhờ liên kết hiđro phân tử amilozơ tạo thành các vòng xoắn bao bọc các phân tử iot tạo ra hợp chất màu xanh tím đặc trưng. Khi đun nóng các phân tử amilozơ duỗi ra, iot bị giải phóng ra khỏi phân tử tinh bột làm mất màu xanh tím đó. Khi để nguội, iot bị hấp phụ trở lại làm dung dịch có màu xanh tím. Phản ứng này được dùng để nhận ra tinh bột bằng iot và ngược lại.
- Sự chuyển hóa tinh bột trong cơ thể
Tinh bột -> Đextrin -> Mantozo -> Glucozo -> Glicogen
- Sự tạo thành tinh bột trong cây xanh
– Sự tạo thành tinh bột trong cây xanh nhờ có ánh sáng và clorophin
– Phương trình phản ứng:
6nCO2 + 5n H2O ——-> (C6H10O5)n + 6nCO2 II. Xenlulozo
- Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên
– Xenlulozơ là chất rắn, dạng sợi, màu trắng, không tan trong nước, tan được trong dung dịch svayde ( dung dịch Cu(OH)2 trong NH3).
– Xenlulozơ có trong gỗ, bông, mùn cưa…
- Cấu trúc phân tử của Xenlulozơ
– Xenlulozơ là một polime hợp thành từ các mắt xích b-glucozo nối với nhau bởi các liên kết b-1,4-glicozit có công thức (C6H10O5)n, phân tử xenlulozơ không phân nhánh, vòng xoắn.
– Mỗi mắt xích C6H10O5 có 3 nhóm -OH tự do, nên có thể viết công thức của xenlulozơ là [C6H7O2(OH)3]n
- Tính chất hoá học của Xenlulozơ
– Xenlulozơ là polisaccarit và mỗi mắt xích có 3 nhóm -OH tự do nên xenlulozơ có phản ứng thuỷ phân và phản ứng của ancol đa chức.
a) Phản ứng của polisaccarit
– Phản ứng của polisaccarit tạo ra Glucozo
– Phương trình phản ứng:
(C6H10O5)n + nH2O —–> nC6H12O6
b) Phản ứng của ancol đa chức
– Xenlulozơ phản ứng với HNO3 có H2SO4 đặc làm chất xúc tác
– Phương trình phản ứng:
[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3 —–> [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O.
– Xenlulozơ phản ứng với anhidrit axetic
– Phương trình phản ứng:
[C6H7O2(OH)3]n + 2n(CH3CO)2O → [C6H7O2(OCOCH3)2(OH)]n+ 2n CH3COOH
[C6H7O2(OH)3]n + 3n(CH3CO)2O → [C6H7O2(OCOCH3)3]n+ 3n CH3COOH
– Phản ứng với nước Svayde: [Cu(NH3)4](OH)2
– Xenlulozơ phản ứng với nước Svayde cho dung dịch phức đồng- xenlulozơ dùng để sản xuất tơ đồng-amoniac.
Cacbon hidrat là gì?
– Cacbon hidrat được biết một cách đơn giản là đường.
– Cacbon hidrat là loại chất dinh dưỡng duy nhất làm thay đổi lượng đường trong máu khi chuyển hóa, và nó cũng là loại chất dinh dưỡng duy nhất có chỉ số đường huyết.
– 1g cacbon hidrat bằng 4 kcal.
Vai trò của Cacbon hidrat
Cabon hidrat là cung cấp năng lượng thiết yếu cho cơ thể và trí não chúng ta. Các cơ và lá gan của cơ thể có thể tích trữ gluco (như là glycogen), nhưng chỉ với một lượng nhỏ. Nếu bạn không ăn uống gì thì lượng dự trữ trong gan bạn sẽ sớm hết đi, và lượng dự trữ trong các cơ cũng sẽ mất đi trước 24 giờ. Không có năng lượng, có nghĩa là cơ thể của bạn sẽ phải phá vỡ các chất protein hay chất béo được dự trữ để có đủ năng lượng cần thiết.
– Cacbon hidrat cung cấp năng lượng lâu dài cho cơ thể, đóng vai trò sống còn giúp bạn bớt thèm ăn, cung cấp năng lượng và giữ cho bạn được tỉnh táo. Nếu bạn muốn giảm cân, bạn không cần cắt giảm loại dinh dưỡng này. Cacbon hidrat mang đến cho bạn năng lượng để duy trì thể lực và tinh thần cho hoạt động thể chất và trí tuệ.
– Đường đơn được tìm thấy trong các thực phẩm có vị ngọt như mật ong, mứt, đường, chocolate, bánh quy, kẹo và thức uống có đường, trái cây, rau quả xanh và các sản phẩm bơ sữa. Trong 100ml sữa chứa 4.6g cacbon hidrat, 100gr táo chứa 12gr cacbon hidrat hidrat, 100gr sữa chocolate chứa 50gr hidrat và 100gr mứt chứa 68gr cacbon hidrat.
– Đường đa thì chỉ yếu được tìm thấy trong các loại cây lương thực, ngũ cốc và tinh bột. Trong 100gr bánh mì chứa 44gr cacbon hidrat, 100gr gạo chứa 26gr cacbon hidrat.
– Nhiều loại thực phẩm như bánh quy và bánh bông lan chứa cả 2 loại cacbon hidrat đường đơn và đường đa.
Phân biệt cacbon hidrat có lợi và cacbon hidrat xấu
– Cacbon hidrat xấu thường có nhiều trong bánh ngọt, nước ngọt, các loại thực phẩm tinh bột màu trắng. Những loại thực phẩm chứa cacbon hidrat xấu chủ yếu là các loại cacbon hidrat đơn, ít có giá trị dinh dưỡng.
– Việc sử dụng nhiều cacbon hidrat xấu là một trong những nguyên nhân gây ra tình trạng béo phì.
– Tác hại của Cacbon hidrat xấu:
- Hàm lượng calo cao
- Hàm lượng dinh dưỡng thấp
- Chứa nhiều đường tinh chế
- Chứa nhiều ngũ cốc tinh chế
- Ít chất xơ
- Hàm lượng sodium cao
- Chứa nhiều chất béo bão hòa, cholesterol
– Cacbon hidrat tốt là loại cacbon hidrat tồn tại dưới dạng phức, có nhiều trong những loại thực phẩm ngũ cốc nguyên hạt, trái cây, rau, đậu.
– Các loại thực phẩm chưa qua chế biến thường chứa nhiều cacbon hidrat, bên cạnh đó còn chứa thêm nhiều các chất dinh dưỡng có giá trị cao khác.
– Lợi ích của Cacbon hidrat tốt
- Hàm lượng calo thấp
- Giàu giá trị dinh dưỡng
- Không chứa đường và ngũ cốc tinh chế
- Hàm lượng chất xơ tự nhiên cao
- Hàm lượng sodium thấp
- Ít chất béo bão hòa
- Chứ ít hoặc không chứa cholesterol
Những loại thực phẩm giàu cacbon hidrat
– Các loại thực phẩm nhiều cacbon hidrat có lợi cho cơ thể là: hạt diêm mạch, bột yến mạch, hạt kiều mạch, khoai lang, các loại trái cây..
+ Hạt diêm mạch chứa tới 21,3% cacbohiđrat
+ Bột yến mạch khô có chứa tới 66% cacbon hidrat, bột yến mạch thường xuyên giúp giảm lượng đường trong máu và giảm lượng cholesterol.
+ Hạt kiều mạch có giá trị dinh dưỡng rất cao, chứa protein, chất xơ và khoảng 71% cacbon hidrat.
+ Khoai lang chín có chứa từ 18 đến 21% cacbohiđrat và giàu vitamin A, vitamin C và Kali, có khả năng làm chậm quá trình oxy hóa…
Trên đây là những thông tin về Cacbon hidrat. Hy vọng những thông tin này đã hỗ trợ các em trong quá trình học tập. Truy cập lessonopoly để cập nhật những bài học bổ ích, mới nhất với nền tảng Giáo dục online 4.0 nhé!
