Tinh bột - Xenlulozo (Có bài tập áp dụng)

Cập nhật lúc: 15:44 03-09-2015 Mục tin: Hóa học lớp 12


Cùng tìm hiểu xem tinh bột là gì? Tinh bột và xenlulozo có phải đồng phân của nhau không? Chúng có cấu trúc phân tử, tính chất lý - hóa giống và khác nhau ra sao? Có ứng dụng gì?

TINH BỘT

 I – TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

- Tinh bột là chất rắn vô định hình, màu trắng, không tan trong nước nguội

- Trong nước nóng từ 65oC trở lên, tinh bột chuyển thành dung dịch keo (hồ tinh bột)

- Tinh bột có nhiều trong các loại ngũ cốc, củ (khoai, sắn), quả (táo, chuối)…

II – CẤU TRÚC PHÂN TỬ

1. Cấu trúc

Tinh bột là hỗn hợp của hai loại polisaccarit : amilozơ và amilopectin, trong đó amilozơ chiếm 20 – 30 % khối lượng tinh bột

a) Phân tử amilozơ

- Các gốc α – glucozơ liên kết với nhau bằng liên kết α – 1,4 – glicozit tạo thành mạch không phân nhánh

- Phân tử amilozơ không duỗi thẳng mà xoắn lại thành hình lò xo. Mỗi vòng xoắn gồm 6 gốc glucozơ

b) Phân tử amilopectin

- Các gốc α – glucozơ liên kết với nhau bằng 2 loại liên kết:

      + Liên kết α – 1,4 – glicozit để tạo thành một chuỗi dài (20 – 30 mắt xích α – glucozơ)

      + Liên kết α – 1,6 – glicozit để tạo nhánh

2. Đặc điểm

a) Phân tử khối của tinh bột không xác định do n biến thiên trong khoảng rộng

b) Tinh bột thuộc loại polime nên không có hai tính chất sau: hòa tan Cu(OH)2 (dù có nhiều nhóm –OH liền kề) và tính khử của anđehit (dù tận cùng phân tử vẫn có nhóm OH –hemiaxetal). Các nhóm – OH trong tinh bột có khả năng tạo este như glucozơ.

III – TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Phản ứng của polisaccarit (thủy phân)

a) Thủy phân nhờ xúc tác axit vô cơ: dung dịch thu được sau phản ứng có khả năng tráng bạc

(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6

b) Thủy phân nhờ enzim:

- Quá trình làm bánh mì là quá trình đextrin hóa bằng men và bằng nhiệt. Cơm cháy là hiện tượng đextrin hóa bằng nhiệt

- Ăn bánh mì, cơm cháy dễ tiêu và có vị hơi ngọt vì phân tử tinh bột đã được phân cắt nhỏ thành các đisaccarit và monosaccarit

2. Phản ứng màu với dung dịch iot (đặc trưng)

         - Hồ tinh bột + dung dịch I2  hợp chất màu xanh tím

         - Đun nóng thì thấy mất màu, để nguội thì màu xanh tím lại xuất hiện

Giải thích: Mạch phân tử của amilozơ không phân nhánh và xoắn thành dạng hình trụ. Các phân tử iot đã len vào, nằm phía trong ống trụ và tạo thành hợp chất bọc có màu xanh tím. Liên kết giữa iot và amilozơ trong hợp chất bọc là liên kết yếu. Ngoài ra, amilopectin còn có khả năng hấp thụ iot trên bề mặt các mạch nhánh. Hợp chất bọc không bền ở nhiệt độ cao, khi đun nóng màu xanh tím bị mất và khi để nguội màu xanh tím xuất hiện trở lại.

IV – SỰ CHUYỂN HÓA TINH BỘT TRONG CƠ THỂ

V – SỰ TẠO THÀNH TINH BỘT TRONG CÂY XANH (PHẢN ỨNG QUANG HỢP)

 

XENLULOZƠ

I – TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

 - Xenlulozơ là chất rắn hình sợi, màu trắng, không mùi, không vị, không tan trong nước và trong dung môi hữu cơ thông thường như benzen, ete

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

- Xenlulozơ có nhiều trong trong cây bông (95 – 98 %), đay, gai, tre, nứa (50 – 80 %), gỗ (40 – 50 %)

II – CẤU TRÚC PHÂN TỬ

1. Cấu trúc

- Công thức phân tử: (C6H10O5)n

- Xenlulozơ là một polime hợp thành từ các mắt xích β – glucozơ bởi các liên kết β – 1,4 – glicozit

2. Đặc điểm

- Mạch phân tử không nhánh, không xoắn, có độ bền hóa học và cơ học cao

- Có khối lượng phân tử rất lớn (khoảng 1.000.000 – 2.400.000)

- Xenlulozơ thuộc loại polime nên không có hai tính chất sau: hòa tan Cu(OH)2 (dù có nhiều nhóm –OH liền kề) và tính khử của anđehit (dù tận cùng phân tử vẫn có nhóm OH –hemiaxetal).

- Trong mỗi mắt xích C6H10O5 có 3 nhóm – OH tự do, công thức của xenlulozơ có thể được viết là [C6H7O2(OH)3]n

III – TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Phản ứng của polisaccarit (thủy phân)

- Xảy ra khi đun nóng xenlulozơ với dung dịch axit vô cơ

(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6

- Phản ứng cũng xảy ra nhờ enzim xenlulaza (trong dạ dày trâu, bò…). Cơ thể con người không đồng hóa được xenlulozơ

2. Phản ứng của ancol đa chức

a) Với HNO3/H2SO4 đặc (phản ứng este hóa):

[C6H7O2(OH)3]n + nHNO3 (đặc)  [C6H7O2(OH)2ONO2]n + nH2
                                                                  Xenlulozơ mononitrat

[C6H7O2(OH)3]n + 2nHNO3 (đặc)  [C6H7O2(OH)(ONO2)2]n + 2nH2
                                                                  Xenlulozơ đinitrat

[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3 (đặc)  [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O
                                                                  Xenlulozơ trinitrat

- Hỗn hợp xenlulozơ mononitrat, xenlulozơ đinitrat được gọi là coloxilin. Coloxilin dùng để chế tạo chất dẻo xenluloit dùng để làm bóng bàn, đồ chơi…

- Hỗn hợp chứa chủ yếu xenlulozơ trinitrat được gọi là piroxilin (làm chất nổ), dùng để chế tạo thuốc súng không khói. Phản ứng nổ xảy ra như sau:

2[C6H7O2(ONO2)3]n  6nCO2 + 6nCO + 4nH2O + 3nN2 + 3nH2

b) Với anhiđrit axetic (có H2SO4 đặc)

[C6H7O2(OH)3]n + 3n(CH3CO)2O  [C6H7O2(OCOCH3)3]n + 3nCH3COOH

Xenlulozơ triaxetat là một loại chất dẻo, dễ kéo thành tơ sợi

c) Với CS2 và NaOH

[C6H7O2(OH)3]n + nNaOH  [C6H7O2(OH)2ONa]n + nH2O

[C6H7O2(OH)2ONa]n + nCS2  [C6H7O2(OH)2OCS–SNa]n
                                                            Xenlulozơ xantogenat

Xenlulozơ xantogenat dùng để điều chế tơ visco

d) Xenlulozơ không phản ứng với Cu(OH)2, nhưng tan được trong dung dịch [Cu(NH3)4](OH)2 (nước Svayde) tạo chất lỏng nhớt dùng để tạo tơ đồng - amoniac.

IV - ỨNG DỤNG

Xenlulozơ có nhiều ứng dụng quan trọng trong sản xuất và đời sống như sản xuất giấy, tơ, sợi, ancol etylic…

MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ CACBOHIĐRAT

Bài 1: Lên men a gam glucozơ với hiệu suất 90 %, lượng CO2 sinh ra cho hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi trong thu được 10,0 gam kết tủa và khối lượng dung dịch giảm 3,40 gam. Vậy giá trị của a là:

A. 20,0 gam                      B. 15,0 gam                      C. 30,0 gam                      D. 13,5 gam

Lời giải  

mCO2 = m kết tủa – m dung dịch giảm = 10 – 3,4 = 6,6 gam  nCO2 = 0,15  a =  = 15 gam

Bài 2: Lên men một tấn tinh bột chứa 5 % tạp chất trơ thành ancol etylic, hiệu suất mỗi quá trình lên men là 85 %. Nếu đem pha loãng ancol đó thành rượu 40o (khối lượng riêng của ancol etylic nguyên chất là 0,8 g/cm3) thì thể tích dung dịch rượu thu được là:

A. 1218,1 lít                      B. 1812,1 lít                            C. 1225,1 lít                      D. 1852,1 lít

Lời giải

(C6H10O5)n + nH2O  nC6H12O6  2nC2H5OH + 2nCO2

m(C2H5OH) == 389793,21 gam  V(C2H5OH nc) = ml  V(dung dịch rượu) = = 1218,1 lít

Bài 3: Hòa tan m gam hỗn hợp saccarozơ và mantozơ vào nước thu được dung dịch X. Chia X thành hai phần bằng nhau:

• Phần 1: Cho tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 10,8 gam kết tủa 
• Phần 2: Thủy phân hoàn hoàn được dung dịch Y. Cho Y phản ứng vừa hết với 40 gam Br2 trong dung dịch. Giả thiết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là:

A. 273,6 gam                 B. 102,6 gam                      C. 136,8 gam                         D. 205,2 gam

Lời giải

nAg = 0,1 mol ; nBr2 = 0,25 mol

Phần 1: chỉ có mantozơ phản ứng với AgNO3 trong NH3 theo tỉ lệ 1 : 2  n mantozơ = 0,1 : 2 = 0,05 (mol)

Phần 2: - thủy phân thì saccarozơ cho glucozơ và fructozơ còn mantozơ cho glucozơ. Tác dụng với dung dịch brom chỉ có glucozơ tác dụng

            - n(mantozơ) = 0,05 mol thủy phân cho 0,1 mol glucozơ mà Σ nBr2 pư = 0,25  n(glucozơ do saccarozơ) . Thủy phân = 0,25 – 0,1 = 0,15 mol  n(saccarozơ) = 0,15 mol

            Vậy giá trị m = 2.(0,05 + 0,15).342 = 136,8 gam

Bài 4: Khí cacbonic chiếm tỉ lệ 0,03 % thể tích không khí. Cần bao nhiêu lít không khí (ở đktc) để cung cấp CO2 cho phản ứng quang hợp tạo ra 50 gam tinh bột:

A. 112554,3 lít                     B. 136628,7 lít                      

C. 125541,3 lít                      D. 138266,7 lít

Bài 5: Phản ứng tổng hợp glucozơ trong cây xanh như sau:

6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2 (∆H = 2813 kJ).

Nếu trong một phút, mỗi cm2 bề mặt trái đất nhận được khoảng 2,09 J năng lượng mặt trời thì cần bao nhiêu thời gian để 10 lá xanh với diện tích mỗi lá là 10 cm2 tạo ra được 1,8 gam glucozơ. Biết năng lượng mặt trời chỉ sử dụng 10 % vào phản ứng tổng hợp glucozơ:

A. 18 giờ                        B. 22 giờ 26 phút                    C. 26 giờ 18 phút                      D. 20 giờ

Lời giải

Trong 1 phút, năng lượng mặt trời do 10 lá cây sử dụng cho tổng hợp glucozơ là: J 
Năng lượng cần để tạo ra 1,8 gam glucozơ là: kJ = 28130 J 
Thời gian cần là: 28130 : 20,9 =1346 phút hay 22 giờ 26 phút

 

 

 

 

 

Tất cả nội dung bài viết. Các em hãy xem thêm và tải file chi tiết dưới đây:

Luyện Bài tập trắc nghiệm môn Hóa lớp 12 - Xem ngay

>> Luyện thi TN THPT & ĐH năm 2022 trên trang trực tuyến Tuyensinh247.com. Học mọi lúc, mọi nơi với Thầy Cô giáo giỏi, đầy đủ các khoá: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng; Tổng ôn chọn lọc.

Cập nhật thông tin mới nhất của kỳ thi tốt nghiệp THPT Quốc Gia 2021