Glucozơ là gì? Công thức, tính chất, tác dụng

Trong các hợp chất hữu cơ thì Glucozơ là một trong những hợp chất quan trọng và phổ biến nhất. Chúng ta tiêu thụ một lượng lớn Glucozơ mỗi ngày thông qua các các loại thực phẩm như gạo, trái cây, thực phẩm. Vậy Glucozơ là gì? Nó có công thức hóa học là gì? Những tính chất hóa học, vật lý của Glucozơ sẽ được giúp học tốt hóa học giải thích chi tiết qua bài viết này.

Khái niệm glucozơ là gì?

a – Khái niệm glucozơ

Glucozơ là một đơn phân của nhiều hợp chất lớn hơn như carbohydrate, tinh bột và xenlulozơ. Trên trái đất, đây là hợp chất hữu cơ phong phú nhất và đa dạng nhất. Glucozơ được gọi là aldohexose vì nó chứa 6 nguyên tử cacbon và một nhóm anđehit. Nó tồn tại ở hai dạng gồm cấu trúc chuỗi mở hoặc cấu trúc vòng. 

Glucozo được định nghĩa là một loại đường đơn có công thức hóa học là C6H12O6. Glucose là đơn vị cấu thành chính của các carbohydrate và là nguồn năng lượng chính cho các quá trình trao đổi chất trong cơ thể con người và động vật.

b – Nguồn gốc của glucozơ

Glucozơ có trong hầu hết các bộ phận của cây như hoa, rễ, quả, thân và lá và tồn tại nhiều nhất trong quả chín. Đặc biệt glucozơ có nhiều trong quả nho chín nên thường gọi là đường nho. Trong mật ong chứa nhiều glucozơ, chiếm khoảng 30%. Glucozơ cũng có trong cơ thể người và động vật, nhiều nhất là trong gan và thận.

Trong máu người, tồn tại một lượng nhỏ glucozơ với nồng độ hầu như không đổi là khoảng 0,1%.

D- glucozơ là dạng glucozơ có trong tự nhiên. Nó có thể xảy ra ở dạng rắn hoặc lỏng. Nó hòa tan trong nước và cũng hòa tan trong axit axetic.

Tính chất vật lý, cấu trúc phân tử của glucozơ

a – Cấu tạo phân tử glucozơ

Glucozơ có công thức phân tử là C6H12O6. Để xác định cấu tạo của hợp chất glucozơ, chúng ta cần xem dữ liệu các thí nghiệm sau nha.

• Glucozơ có phản ứng tráng bạc ( phản ứng tráng gương) và bị oxi hóa bởi nước brom để tạo thành axit gluconic, chứng tỏ được phân tử glucozơ có nhóm CH=O

• Glucozơ tác dụng với dung dịch Cu(OH)2 cho dung dịch màu xanh lam, chứng tỏ phân tử glucozơ có nhiều nhóm OH ở vị trí kề nhau.

• Glucozơ có thể tạo thành este chứa 5 gốc axit CH3COOH chứng tỏ một điều là trong phân tử Glucozơ có chứa 5 nhóm OH.

• Khi khử hoàn toàn glucozơ sẽ thu được sản phẩm là hexan, chứng tỏ có 6 nguyên tử Cacbon ( C ) trong phân tử glucozơ tạo thành một mạch không nhánh. 

Vậy cấu trúc phân tử của glucozơ là hợp chất tạp chức, ở dạng mạch hở phân từ có cấu tạo của anđehit đơn chức và ancol 5 chức. 

Công thức cấu tạo của Glucozơ ở dạng mạch hở là:

• CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH=O

• Hoặc viết gọn hơn là: CH2OH[CHOH]4CHO

Những chất nào là đồng phân của glucozơ?

Những chất là đồng phân của glucozơ là galactose và fructose.

Fructose là một đồng phân cấu trúc của glucose và galactose, có nghĩa là các nguyên tử của nó thực sự liên kết với nhau theo một trật tự khác nhau.

Glucose và galactose là đồng phân lập thể của nhau: các nguyên tử của chúng liên kết với nhau theo cùng một trật tự, nhưng chúng có tổ chức 3D khác nhau của các nguyên tử xung quanh một trong các nguyên tử không đối xứng của chúng.

Cả ba đường đơn đường này đều có cùng công thức hóa học C6H12O6, nhưng có các cấu trúc hóa học, tính chất vật lý khác nhau.

b – Tính chất vật lý của glucozơ

• Glucozơ là chất rắn, tinh thể không màu, dễ tan trong nước, có vị ngọt nhưng không ngọt bằng đường mía, đường thốt nốt.

• Được cấu tạo từ 6 nguyên tử cacbon, 12 nguyên tử hydro và 6 nguyên tử oxi.

• Glucozơ là loại đường đơn.

• Khối lượng phân tử: 180,16 g/mol

• Độ nóng chảy: 146 °C

• Mật độ: 1,54 g / cm³

• Hòa tan trong nước và axit axetic.

• Độ nhớt của glucozơ tăng khi nhiệt độ tăng.

  của glucozơ tăng khi nhiệt độ tăng.

Tính chất hóa học của glucozơ

Glucozơ có hai tính chất hóa học chính là tính chất của anđehit đơn chức và ancol đa chức.

a – Tính chất của ancol đơn chức

Glucozơ nếu ở trạng thái của ancol đơn chức thì có thể tác dụng được với dung dịch Cu(OH)2 (Đồng(II) hydroxide) và phản ứng tạo este

1 – Glucozơ tác dụng với Cu(OH)2

Glucozơ tác dụng với Cu(OH)2 sẽ tạo thành phức đồng  có kết tủa tan màu xanh lam.

C6H12O6 + Cu(OH)2 → (C6H12O6)2Cu + H2O

Vì vậy, để nhận biết được glucozơ thì chúng ta sử dụng thuốc thử là Đồng(II) hydroxide – Cu(OH)2

2 – Glucozơ phản ứng tạo este

Glucozơ có thể tạo thành este chứa 5 gốc axit axetic trong phân tử khi tham gia phản ứng với anhiđrit axetic – (CH3CO)2O, có mặt chất xúc tác piriđin.

b – Tính chất của anđehit

1 – Glucozơ bị oxi hóa bằng dung dụng AgNO3 trong amoniac

Phản ứng giữa Glucozơ và bạc nitrat còn được gọi là phản ứng tráng bạc hay phản ứng tráng gương. Sản phẩm tạo thành là amoni gluconat, bạc và muối amoni.

• HOCH2[CHOH]4CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → HOCH2[CHOH]4COONH4 + 2Ag + 2NH4NO3. 

2 – Glucozơ bị oxi hóa bằng Cu(OH)2

Trong môi trường chứa dung dịch kiềm thì Cu(OH)2 có thể oxi hóa glucozơ tạo thành sản phẩm là muối gluconat, đồng oxit và nước.

• HOCH2[CHOH]4CHO + Cu(OH)2 + NaOH → HOCH2[CHOH]4COONa + Cu2O + H2O

3 – Glucozơ tác dụng với hiđro

Khi dẫn khí hiđro vào dung dịch glucozơ đun nóng, chất xúc tác là niken, chúng ta sẽ thu được sản phẩm là poliancol hay còn gọi là sibitol.

• CH2OH[CHOH]4CHO + H2 → CH2OH[CHOH]4CH2OH

c – Các phản ứng khác của glucozơ

Glucozơ trải qua phản ứng oxi hóa trong cơ thể và tỏa nhiệt

• C6H12O6 + 6H2O + 6O2 → 6CO2 + 12H2O

Phản ứng lên men của glucozơ

Khi có enzim là chất xúc tác, glucozơ trong dung dịch lên men sẽ tạo thành sản phẩm là rượu etylic và khí CO2

• C6H12O6 → C2H5OH + CO2

Phương pháp điều chế glucozơ

Trong công nghiệp thì glucozơ được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột nhờ chất xúc tác là axit clohidric (HCl) loãng hoặc enzim. 

Ngoài ra, glucozơ cũng được tạo thành bằng cách thủy phân xenlulozơ để làm nguyên liệu để sản xuất rượu etylic

• C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6

• (C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6

Ứng dụng của glucozơ

• Glucozơ là chất dinh dưỡng và được dùng làm thuốc tăng lực cho người già, trẻ em và người bị bệnh cần hồi phục sức khỏe. 

• Trong công nghiệp, glucozơ được chuyển hóa từ saccarozo dùng để tráng gương, tráng ruột phích nước.

• Glucozơ là sản phẩm trung gian trong quá trình sản xuất rượu etylic.

• Nó được sử dụng trong điều trị hạ đường huyết (lượng đường trong máu thấp).

• Nó được sử dụng trong điều trị tăng nồng độ kali trong máu (tăng kali máu).

Những câu hỏi liên quan đến glucozơ

1. Thuốc thử để phân biệt glucozơ và fructozơ là?

Thuốc thử phổ biến để phân biệt giữa glucozơ và fructose là thuốc thử Fehling hoặc thuốc thử Benedict.

Thêm Fehling hoặc Benedict được pha loãng vào dung dịch chứa glucozơ và fructose.Nếu dung dịch chứa glucozơ, nó sẽ phản ứng với thuốc thử để tạo thành một kết tủa màu đỏ gạch. Nếu dung dịch chứa fructose, không có kết tủa được hình thành và dung dịch sẽ không thay đổi màu sắc.

2. Cách nhận biết rượu etylic axit axetic glucozơ saccarozơ

Để nhận biết axit axetic, cho một mẫu giấy quỳ tím vào dung dịch, nếu dung dịch nào làm giấy quỳ chuyển sang màu đỏ thì đó là axit axetic.

3 lọ con lại chúng ta cho lần lượt NaOH vào, dung dịch nào phản ứng thì đó là rượu etylic.

Hai lọ còn lại, chúng ta thêm thuốc thử Fehling vào, dung dịch nào phản ứng và tạo kết tủa là glucozơ, chất còn lại là saccarozơ.

3. Phản ứng tạo este của glucozơ là gì?

Phản ứng tạo este của glucozơ là một trong những phản ứng quan trọng trong quá trình sản xuất và chế biến thực phẩm,  nó cho phép glucozơ tạo thành các este với các axit béo để tạo ra các loại lipit như glycerit, các loại mỡ và các chất béo khác.

PTTƯ tổng quát: Glucozơ + axit → este glucozơ axetat + nước

4.Những hợp chất có đơn phân là glucozơ gồm các chất sau

Alpha-D-glucopyranose, Beta-D-glucopyranose, Alpha-D-glucosepyranoside, Beta-D-glucosepyranoside, maltose, isomaltose, alpha-Dextrin.

5. Phản ứng khử glucozơ là gì?

Phản ứng khử của glucozơ là quá trình mất đi các nhóm oxi và chuyển đổi thành sản phẩm khác bằng các chất khử như NaBH4 hoặc H2/Pd.

PTTƯ khử của glucozơ: C6H12O6 + 2H2 → C6H12O5 + H2O

6. Đặc điểm giống nhau giữa glucozơ và saccarozơ là?

Glucozơ và saccarozơ đều là các loại đường, có chứa các nhóm chức chính là hydroxyl (-OH) và carbonyl (C=O).

7. Điểm khác nhau giữa glucozơ và saccarozơ là?

Cấu trúc hóa học: Glucozơ là đường đơn (monosaccharide) có công thức hóa học C6H12O6, trong khi saccarozơ là một disaccharide được tạo bởi hai loại đường là glucose và fructose.

Tính chất hóa học: Glucozơ có tính axit, có thể tác dụng với bazo tạo thành muối và có khả năng tham gia các phản ứng khử và oxy hóa. Trong khi đó, saccarozơ không có tính axit, không thể tham gia phản ứng trung hòa.

8. phương trình phản ứng tráng gương của glucozơ là gì?

C6H12O6 + 2Ag(NH3)2OH → 4Ag(s) + C6H10O5(NH3)2 + 2H2O + 4NH3

Dung dịch AgNO3/NH4OH tác dụng với glucozơ để tạo ra sản phẩm chứa ion bạc (Ag+), sau đó ion bạc bị khử thành bạc tinh thể trên bề mặt.

9. Để xác định glucozơ trong nước tiểu thì?

Để xác định glucozơ trong nước tiểu, có thể sử dụng phương pháp xét nghiệm đường huyết (blood glucose test) hoặc phương pháp xét nghiệm nước tiểu (urine glucose test).

Kết luận: Đây là toàn bộ kiến thức về glucozơ là gì? công thức cấu tạo, tính chất vật lý, hóa học, cách điều chế glucozơ và những ứng dụng của hợp chất hữu cơ này.