Lý thuyết Hóa học 12 Bài 3: Giới thiệu về carbohydrate - Cánh diều

---

Haylamdo biên soạn tóm tắt lý thuyết Hóa 12 Bài 3: Giới thiệu về carbohydrate sách Cánh diều hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh lớp 12 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Hóa học 12.

Lý thuyết Hóa 12 Bài 3: Giới thiệu về carbohydrate - Cánh diều

I. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI

- Carbohydrate là những hợp chất hữu cơ tạp chức và thường có công thức chung là C_n(H₂O)_m.

- Carbohydrate được chia thành 3 nhóm chính như sau:

II. CẤU TẠO HOÁ HỌC

1. Glucose và fructose

- Glucose và fructose là hai monosaccharide phổ biến trong đời sống, có cùng công thức phân tử là C₆H₁₂O₆.

- Ở dạng mạch hở, trong phân tử mỗi chất đều có 5 nhóm hydroxy và 1 nhóm carbonyl.

- Tuy nhiên, cả hai hợp chất này đều tồn tại chủ yếu ở dạng mạch vòng: glucose thường gặp ở các dạng α-glucose và β-glucose, trong khi fructose thường được thấy ở các dạng vòng 5 cạnh là α-fructose và β-fructose.

- Các đồng phân mạch hở và mạch vòng có thể chuyển hoá lẫn nhau.

2. Saccharose và maltose

- Saccharose (hay đường kính, đường mía, …) và maltose (đường mạch nha) cùng có công thức phân tử là C₁₂H₂₂O₁₁.

- Saccharose được tạo thành từ sự liên kết của một đơn vị glucose với một đơn vị fructose, trong khi đó maltose được tạo thành từ sự liên kết của hai đơn vị glucose.

- Chú ý:

+ Phân tử saccharose chỉ có các đơn vị cấu tạo ở dạng mạch vòng.

+ Phân tử maltose có cả cấu tạo ở dạng mở vòng của một đơn vị cấu tạo glucose.

3. Tinh bột và cellulose

- Tinh bột và cellulose là những polymer tự nhiên, có công thức chung là (C₆H₁₀O₅)_n.

- Tinh bột gồm amylose và amylopectin.

+ Amylose là polymer dạng mạch dài, không nhánh, xoắn lại, được tạo thành từ các đơn vị α- glucose liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glycoside.

+ Amylopectin là polymer dạng mạch phân nhánh. Mỗi mạch nhánh gồm một số đơn vị glucose liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glycoside. Mạch nhánh liên kết với mạch chính (là chuỗi amylose) bằng liên kết α-1,6-glycoside.

- Phân tử cellulose gồm các đơn vị β-glucose liên kết với nhau tạo thành mạch dài, không phân nhánh tương tự như ở amylose.

III. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

1. Glucose và fructose

- Glucose có mặt trong hầu hết các bộ phận của cây (hoa, lá, rễ, …), đặc biệt là trong các quả chín. Glucose cũng có trong cơ thể người và động vật. Nồng độ glucose có trong máu người trưởng thành, khoẻ mạnh trước khi ăn được duy trì trong khoảng hẹp từ 80-130mg/dL. Glucose tinh khiết là chất rắn dễ tan trong nước và có vị ngọt.

- Fructose có nhiều trong mật ong và các quả ngọt như dứa, xoài, … Fructose tinh khiết là chất rắn có vị ngọt tan nhiều trong nước.

2. Saccharose và maltose

- Saccharose có trong hoa quả, rau, củ, đặc biệt có nhiều trong thân cây mía, củ cải đường và hoa thốt nốt.

- Maltose có nhiều trong mạch nha (sản phẩm thuỷ phân không hoàn toàn tinh bột).

- Ở điều kiện thường, saccharose và maltose đều là chất rắn, tan tốt trong nước và có vị ngọt.

3. Tinh bột và cellulose

a) Tinh bột

- Tinh bột là nguồn hydrocarbohydrate dự trữ, có trong hầu hết các thực vật bậc cao. Nhiều bộ phận của thực vật có hàm lượng tinh bột cao như hạt lúa, hạt lúa mì, hạt ngô, củ khoai tây, quả chuối xanh,…

- Tinh bột là chất rắn vô định hình, màu trắng, hầu như không tan trong nước lạnh và tan tốt hơn trong nước nóng. Dung dịch thu được sau khi đun nóng tinh bột với nước có tính keo, nhớt được gọi là hồ tinh bột.

b) Cellulose

- Cellulose là thành phần chính của các tế bào thực vật, làm nên bộ khung của cây. Cellulose có nhiều trong bông, đay, tre, nứa , gỗ, …

- Ở điều kiện thường, cellulose là chất rắn màu trắng, không tan trong nước.

IV. ỨNG DỤNG CỦA CARBOHYDRATE

1. Glucose, frucstose, saccharose và maltose

- Glucose, fructose, saccharose và maltose được sử dụng làm chất dinh dưỡng, cung cấp năng lượng cho cơ thể; làm nguyên liệu và chất phụ gia trong sản xuất các loại bánh, kẹo, thức uống dinh dưỡng, nước giải khát, …

- Glucose còn được dùng để pha dịch truyền, dùng để tráng bạc chế tạo gương, ruột phích; làm nguyên liệu trong sản xuất vitamin C; làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật để sản xuất bột ngọt, chất kháng sinh.

- Saccharose còn được dùng để sản xuất acetic acid, ethanol trong công nghiệp.

2. Tinh bột

Tinh bột là nguồn lương thực quan trọng của con người; là nguyên liệu để sản xuất nhiều loại bánh, sản xuất mì sợi, bánh, bia, rượu, mạch nha, glucose, ethanol; là phụ gia để hồ vải, …

3. Cellulose

- Các vật liệu chứa nhiều cellulose như tre, nứa, gỗ, thường được dùng làm vật liệu xây dụng, đồ dùng gia đình.

- Cellulose nguyên chất và gần nguyên chất được chế tạo thành sợi, tơ, giấy viết, giấy bao bì, màng mỏng, … ; là nguyên liệu để sản xuất ethanol, chế tạo thuốc nổ, thuốc súng không khói.

V. SỰ HÌNH THÀNH VÀ CHUYỂN HOÁ TINH BỘT

1. Sự hình thành tinh bột trong cây

Trong quá trình quang hợp, dưới tác dụng của chlorophyll (diệp lục) có trong cây xanh, khí carbon dioxide kết hợp với nước để tạo thành tinh bột. Quá trình này diễn ra phức tạp, qua nhiều giai đoạn và có thể được mô tả bằng phương trình hoá học đơn giản sau:

2. Sự chuyển hoá tinh bột trong cơ thể người

- Tinh bột có trong thành phần của thức ăn. Khi nhai thức ăn, tinh bột bị thuỷ phân một phần bởi enzyme amylase có trong nước bọt để tạo thành dextrin và sau đó thành maltose. - Quá trình thuỷ phân tiếp tục xảy ra ở ruột non dưới tác dụng của enzyme để chuyển hoá hoàn toàn tinh bột thành glucose.

- Glucose được hấp thụ từ ruột vào máu và được chuyển đến tế bào. Tại đây, glucose bị oxi hoá bởi enzyme tạo thành CO₂ và H₂O, đồng thời giải phóng năng lượng để cơ thể hoạt động.

- Lượng glucose dư được chuyển hoá trở lại thành tinh bột động vật (gọi là glycogen) và được dự trữ trong gan và cơ. Khi cơ thể thiếu hụt dinh dưỡng, sẽ xảy ra quá trình thuỷ phân glycogen để cung cấp glucose cho cơ thể.