Bài 6: Saccarozơ, Tinh bột và Xenlulozơ

Nội dung bài học giúp các em học sinh hiểu rõ về cấu tạo phân tử, những tính chất điển hình và ứng dụng của saccarozơ, tinh bột, xenlulozơ.

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Saccarozơ C₁₂H₂₂O₁₁

a. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên của Saccarozơ

Saccarozơ là chất rắn kết tinh, không màu, không mùi, có vị ngọt, tan tốt trong nước.
Là thành phần chính của đường mía (từ cây mía), của củ cải đường, đường thốt nốt.

b. Cấu tạo phân tử của Saccarozơ

CTPT : C₁₂H₂₂O₁₁
Là một đisaccarit được cấu tạo từ một gốc \(\alpha\) - glucozơ và một gốc \(\beta\) - fructozơ liên kết với nhau qua nguyên tử Oxi.

c. Tính chất hóa học của saccarozơ

Vì không có nhóm chức anđehit (-CH=O) nên saccarozơ không có tính khử như glucozơ tức là không có phản ứng tráng bạc.

Phản ứng với Cu(OH)₂

2C₁₂H₂₂O₁₁ + Cu(OH)₂ \(\rightarrow\) (C₁₂H₂₁O₁₁)₂Cu + 2H₂O

Phản ứng thủy phân

d. Sản xuất và ứng dụng

Saccarozơ được sản xuất từ cây mía, củ cải đường hoặc hoa thốt nốt.
Saccarozơ là nguyên liệu để sản xuất bánh kẹo,đồ hộp; pha chế thuốc; là chất để thủy phân lấy glucozơ tráng ruột phích,...

2.2. Tinh bột (C6H10O5)n

a. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên của tinh bột

Chất rắn vô định hình, màu trắng, không tan trong nước nguội. Trong nước nóng (65^oC ) chuyển thành dd keo nhớt là hồ Tinh bột.
Tinh bột có nhiều trong các loại hạt, củ, quả.

b. Cấu trúc phân tử của tinh bột

CTPT (C₆H₁₀O₅)_n
TB là hỗn hợp của hai loại polisaccarit: amilozơ và amilopectin
- Amilozơ có mạch không phân nhánh chiếm khoảng 20-30% khối lượng TB (M khoảng 200000). Trong phân tử amilozơ các gốc \(\alpha\)-gluozơ liên kết với nhau bởi lk \(\alpha\)-1,4-glicozit.
- Amilopectin có mạch phân nhánh (M = 100000-2000000). Phân tử amilopectin cấu tạo bởi một số mạch amilozơ giữa nguyên tử C₁ ở đầu mạch này với nguyên tử C₆ ở mắt xích giữa của mạch kia.

c. Tính chất hóa học của tinh bột

Phản ứng thủy phân

Phản ứng màu với iot
- Hồ TB tạo hợp chất màu xanh tím với dd I₂. Hợp chất không bền ở nhiệt độ cao.
- Phản ứng dùng để nhận biết hồ tinh bột hoặc dd I₂

d. Ứng dụng

Tinh bột là chất dinh dưỡng cơ bản của con người và một số động vật. Trong công nghiệp còn dùng để sản xuất bánh kẹo, glucozơ và hồ dán.

2.3. Xenlulozơ (C6H10O5)n

a. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên của xenlulozơ

Chất rắn hình sợi, màu trắng, không mùi, không vị, không tan trong nước, các dung môi thông thường.
Là thành phần chính tạo nên lớp màng tế bào thực vật. Có nhiều trong tre, gỗ…

b. Cấu trúc phân tử của xenlulozơ

Là polisaccarit (polime thiên nhiên) có CT (C₆H₁₀O₅)_n
Phân tử gồm nhiều gốc \(\alpha\)-glucozơ liên kết với nhau bởi liên kết \(\beta\) -1,4-glicozit. Phân tử khối rất lớn (khoảng 2000000)
Phân tử Xenlulozơ không nhánh, không xoắn.
Mỗi mắt xích C₆H₁₀O₅ có 3 nhóm OH tự do [C₆H₇O₂(OH)₃]_n

c. Tính chất hóa học của xenlulozơ

Phản ứng thủy phân

Phản ứng với axit nitric

d. Ứng dụng

Xenlulozơ thường được dùng trực tiếp (kéo sợi dệt vải, 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.

Bài tập minh họa

3.1. Bài tập Saccarozơ, tinh bột, xenlulozơ - Cơ bản

Bài 1:

Các phát biểu sau đây Đúng hay Sai?

(a) Glucozơ và saccarozơ đều là chất rắn có vị ngọt, dễ tan trong nước

(b) Tinh bột và xenlulozơ đều là polisaccarit.

(d) Khi thủy phân hoàn toàn hỗn hợp gồm tinh bột và saccarozơ trong môi trường axit chỉ thu được một loại monosaccarit duy nhất.

(e) Khi đun nóng glucozơ với dung dịch AgNO₃/NH₃ thu được Ag.

(g) Glucozơ và saccarozơ đều tác dụng với H₂ (xúc tác Ni, đun nóng) tạo sorbitol.

Hướng dẫn:

Có 4 nhận định đúng là (a), (b), (c) (e).

d) Sai, Khi thủy phân tinh bột chỉ thu được glucozơ còn khi thủy phân saccarozơ thì thu được cả glucozơ và fructozơ.

(g) Sai, Chỉ có glucozơ phản ứng với H₂ (Ni. t⁰) thu được sorbitol, saccarozơ thì không tham gia phản ứng hiđro hóa.

Bài 2:

Xenlulozơ trinitrat là chất dễ cháy và nổ mạnh, được điều chế từ xenlulozơ và HNO₃. Tính thể tích (lít) dd HNO₃ 99,67% có khối lượng riêng 1,52 g/ml cần để sản xuất 74, 25 kg xenlulozơ trinitrat nếu hiệu suất đạt 80%.

Hướng dẫn:

\({\left[ {{C_6}{H_7}{O_2}{{\left( {OH} \right)}_3}} \right]_n} + \;\;\;\;3nHN{O_{3\;}}\overset{H_{2}SO_{4}d,t^{0}}{\rightarrow}\;\;\;\;{\left[ {{C_6}{H_7}{O_2}{{\left( {ON{O_2}} \right)}_3}} \right]_n} + 3n{H_2}O\)

189 kg 297 kg

x kg 74,25 kg

Do hiệu suất đạt 80% nên khối lượngdung dịch HNO₃ 99,67% là:

\(\frac{{189.74,25}}{{297}}.\frac{{100}}{{80}} \times \frac{{100}}{{99,67}} = 59,26(kg)\)

V_dd= 59,26 :1,52 = 38,99 (lit).

Bài 3:

Lượng của tinh bột cần dùng trong quá trình lên men để tạo thành 5 lít rượu (ancol) etylic 46⁰ là (biết hiệu suất của quá trình là 72% và khối lượng riêng của rượu etylic nguyên chất là 0,8 g/ml)

Hướng dẫn:

\(V_{C_{2}H_{5}OH}= 5000.\frac{46}{100}= 2300 (ml)\)

\(m_{C_{2}H_{5}OH}= 2300. 0,8= 1840 (g)\)

\(n_{C_{2}H_{5}OH}= 40 (mol)\)

\(n_{tinh \, bot}= \frac{40.100.162}{72.2}=4500 (g)= 4,5 (kg)\)

Bài 4:

Thủy phân hoàn toàn 1,995 gam dung dịch saccarozo 60% trong môi trường axit vừa đủ thu được dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng vừa đủ với AgNO₃/NH₃ và đun nhẹ. Lượng kết tủa Ag thu được là

Hướng dẫn:

\(m_{saccarozo}=\frac{1,995.60}{100}=1,197 (g)\)

\(n_{saccarozo}=\frac{1,197}{342}= 0,0035(mol)\)

\(n_{Ag}=4n_{saccarozo}=0,014(mol)\)

\(m_{Ag}=1,512(g)\)

3.2. Bài tập Saccarozơ, tinh bột, xenlulozơ - Nâng cao

Bài 1:

Cho m gam tinh bột lên men thành ancol etylic với hiệu suất toàn bộ quá trình là 75%. Hấp thụ toàn bộ lượng khí CO₂ sinh ra trong quá trình trên vào dung dịch nước vôi trong,thu được 30,0 gam kết tủa và dung dịch X. Biết dung dịch X có khối lượng giảm 12,4 gam so với dung dịch nước vôi trong ban đầu. Giá trị của m là

Hướng dẫn:

Phương pháp: Tính lượng chất theo hiệu suất phản ứng

Ta có:

\(\begin{array}{l} {m_{dd{\rm{ }}giam}} = {m_{CaC{O_3}}} - {m_{C{O_2}}} = 40 - {m_{C{O_2}}} = 12,4\\ \Rightarrow {m_{C{O_2}}} = 17,6\\ \Rightarrow {n_{C{O_2}}} = \frac{{17,6}}{{44}} = 0,4mol \end{array}\)

\({({C_6}{H_{10}}{O_5})_n} \to n{C_6}{H_{12}}{O_6} \to 2nC{O_2}\)

\({n_{tinhbot}} = \frac{1}{{2n}}{n_{C{O_2}}}.H\% = \frac{1}{{2n}}.0,4.\frac{{100}}{{75}} = \frac{4}{{15n}}\)

\({m_{tinhbot}} = \frac{4}{{15n}}.162n = 43,2(gam)\)