Giải Hóa học 12 trang 23

Hai trang này chủ yếu là phần lý thuyết về Carbohydrate và Glucose – Fructose, kèm một câu hỏi vận dụng và hai thí nghiệm. Mình sẽ tóm tắt lý thuyết rồi giải đáp toàn bộ câu hỏi/thí nghiệm.

Phần lý thuyết: Phân loại Carbohydrate

Carbohydrate chia thành 3 loại chính:

Phần lý thuyết: Cấu tạo phân tử Glucose – Fructose

Glucose:

• Công thức phân tử: $C_6H_{12}O_6$
• Dạng mạch hở: có 5 nhóm hydroxy (–OH) và 1 nhóm aldehyde (–CH=O).
• Công thức cấu tạo mạch hở: $CH_2OH[CHOH]_4CH=O$
• Tồn tại 1 dạng mạch hở và 2 dạng mạch vòng ($\alpha$ và $\beta$) chuyển hóa qua lại lẫn nhau. Nhóm –OH ở vị trí carbon số 1 gọi là nhóm –OH hemiacetal.

Fructose:

• Công thức phân tử: $C_6H_{12}O_6$ (đồng phân của glucose)
• Dạng mạch hở: có 5 nhóm hydroxy và 1 nhóm ketone (>C=O).
• Tồn tại đồng thời dạng mạch hở và mạch vòng ($\alpha$, $\beta$-fructose). Nhóm –OH ở carbon số 2 gọi là nhóm –OH hemiketal.

Chuyển hóa trong môi trường kiềm:

$$Glucose \underset{OH^-}{\overset{OH^-}{\rightleftharpoons}} Fructose$$

Đây là lý do trong môi trường kiềm, fructose vẫn cho được các phản ứng đặc trưng của glucose (vì nó chuyển một phần thành glucose).

Phần "Em có biết": Sự hình thành cấu tạo vòng

Cấu tạo vòng của monosaccharide hình thành do phản ứng thuận nghịch giữa nhóm –OH với nhóm –CH=O (hoặc >C=O) tạo thành cấu tạo hemiacetal (hoặc hemiketal).

Ví dụ với glucose: nhóm –OH trên carbon số 5 phản ứng với nhóm –CH=O (carbon số 1) → tạo vòng 6 cạnh.

Câu hỏi vận dụng (mục 2 – Tính chất hóa học)

Đề: "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."

Lời giải:

Glucose chứa các nhóm chức:

• Nhiều nhóm –OH liền kề (polyalcohol) → chứng minh bằng phản ứng hòa tan $Cu(OH)_2$ tạo dung dịch xanh lam.
• Nhóm aldehyde –CHO → chứng minh bằng:
• Phản ứng tráng bạc với $AgNO_3/NH_3$ tạo kết tủa bạc.
• Phản ứng với $Cu(OH)_2$ đun nóng tạo kết tủa đỏ gạch $Cu_2O$.
• Phản ứng làm mất màu nước bromine.

Fructose chứa các nhóm chức:

• Nhiều nhóm –OH liền kề (polyalcohol) → hòa tan $Cu(OH)_2$ tạo dung dịch xanh lam.
• Nhóm ketone >C=O → bản thân ketone không tráng bạc, nhưng trong môi trường kiềm fructose chuyển hóa thành glucose nên vẫn cho phản ứng tráng bạc và phản ứng với $Cu(OH)_2$ đun nóng. Fructose không làm mất màu nước bromine (đây là điểm phân biệt với glucose).

Tóm lại: Glucose có tính chất của polyalcohol và aldehyde; fructose có tính chất của polyalcohol và ketone.

Thí nghiệm 1: Phản ứng của glucose với Cu(OH)₂ (tính chất polyalcohol)

Chuẩn bị: dung dịch $CuSO_4$ 5%, dung dịch NaOH 10%, dung dịch glucose 2%; ống nghiệm.

Tiến hành:

• Cho ~2 mL NaOH 10% vào ống nghiệm, thêm ~0,5 mL $CuSO_4$ 5%, lắc nhẹ.
• Cho tiếp ~3 mL glucose 2% vào, lắc đều.

Yêu cầu: Quan sát hiện tượng, giải thích, viết phương trình.

Lời giải:

Bước 1 – tạo $Cu(OH)_2$: ban đầu xuất hiện kết tủa xanh lơ.

$$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$$

Bước 2 – cho glucose vào: kết tủa xanh tan ra, tạo dung dịch màu xanh lam (xanh thẫm) trong suốt.

Giải thích: Phân tử glucose (và fructose) có nhiều nhóm –OH liền kề nên hòa tan được $Cu(OH)_2$, tạo phức chất đồng(II) glucozat tan có màu xanh lam.

$$2C_6H_{12}O_6 + Cu(OH)_2 \rightarrow (C_6H_{11}O_6)_2Cu + 2H_2O$$

Hiện tượng này chứng minh glucose có nhiều nhóm –OH liền kề (tính chất polyalcohol).

Thí nghiệm 2: Tính chất aldehyde của glucose

Chuẩn bị: dung dịch $CuSO_4$ 5%, NaOH 10%, $AgNO_3$ 1%, ammonia 5%, nước bromine loãng, dung dịch glucose 2%, nước nóng; ống nghiệm, cốc thủy tinh, đèn cồn.

Tiến hành (phần 1 – Oxi hóa glucose bằng $Cu(OH)_2$):

• Cho ~2 mL NaOH 10% vào ống nghiệm, thêm ~0,5 mL $CuSO_4$ 5%, lắc nhẹ.
• Cho tiếp ~3 mL glucose 2% vào, lắc đều.
• Đun nóng ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn vài phút.

Lời giải dự đoán hiện tượng và phương trình (phần này tiếp tục ở trang sau, mình giải để các em nắm trước):

Hiện tượng: khi đun nóng, dung dịch xanh lam chuyển dần thành kết tủa màu đỏ gạch ($Cu_2O$).

Giải thích: Nhóm aldehyde –CHO của glucose khử $Cu(OH)_2$ (trong môi trường kiềm, đun nóng) thành $Cu_2O$ màu đỏ gạch.

$$CH_2OH[CHOH]_4CHO + 2Cu(OH)_2 + NaOH \xrightarrow{t^\circ} CH_2OH[CHOH]_4COONa + Cu_2O\downarrow + 3H_2O$$

Hiện tượng kết tủa đỏ gạch chứng minh glucose có nhóm chức aldehyde.

---

Tóm lại: hai trang này giúp các em nắm 3 điểm cốt lõi — cách phân loại carbohydrate, cấu tạo (mạch hở/vòng) của glucose và fructose, và hai thí nghiệm chứng minh glucose vừa có tính polyalcohol vừa có tính aldehyde. Nếu em muốn mình giải tiếp phần thí nghiệm tráng bạc và phản ứng với nước bromine ở trang sau, gửi ảnh trang đó nhé.