Lý thuyết Hóa học 12 chân trời sáng tạo_Bài 5 Tinh bột và cellulose

 Thayhien.edu.vn xin chia sẽ đến các bạn Lý thuyết Hóa 12 chân trời sáng tạo_Bài 5 Tinh bột và cellulose.

Lý thuyết Hóa học 12 chân trời sáng tạo_Bài 5 Tinh bột và cellulose

I. Trạng thái tự nhiên và công thức cấu tạo của tinh bột, cellulose

1. Trạng thái tự nhiên của tinh bột và cellulose

- Tinh bột là chất rắn màu trắng, hầu như không tan trong nước lạnh. Trong nước nóng, tinh bột tan tạo dung dịch keo nhớt, gọi là hồ tinh bột. 

Trọng gạo chứa nhiều tinh bột

- Cellulose là chất rắn, dạng sợi, màu trắng, không tan trong nước và các dung môi hữu cơ thông thường. Cellulose là thành phần chính của tế bào thực vật.

2. Công thức cấu tạo của tinh bột và cellulose

a) Tinh bột

- Tinh bột là polymer thiên nhiên, gồm amylose và amylopectin. Tinh bột có công thức phân tử là (C6H10O5)n.

- Phân tử amylose cấu tạo từ nhiều đơn vị α-glucose liên kết với nhau qua các liên kết α-1,4-glycoside và hình ảnh chuỗi xoắn. 

- Phân tử amylopectin có cấu tạo phân nhánh, gồm các chuỗi chứa nhiều đơn vị α-glucose liên kết với nhau qua các liên kết α-1,4-glycoside. Các chuỗi này liên kết với nhau tạo cấu tạo mạch nhánh qua liên kết α-1,6-glycoside.

b) Cellulose

- Cellulose là polymer thiên nhiên (C6H10O5)n. Cấu tạo từ nhiều đơn vị β-glucose qua liên kết β-1,4-glycoside và hình thành chuỗi không nhánh.

II. Tính chất hóa học cơ bản của tinh bột và cellulose

1. Tính chất hóa học cơ bản của tinh bột và cellulose

a) Phản ứng thủy phân 

Thí nghiệm 1: Phản ứng thủy phân tinh bột

- Bước 1: Cho khoảng 1 mL dung dịch H2SO4 1M vào ống nghiệm chứa 2 mL dung dịch hồ tinh bột.

- Bước 2: Đặt ống nghiệm vào cốc nước nóng và đun cách thủy trong 10 phút. Sau đó để nguội.

- Bước 3: Thêm từ từ NaOH đến khi dung dịch chuyển sang môi trường kiềm (thử bằng quỳ tím).

- Bước 4: Cho khoảng 2 mL dung dịch thu được vào ống nghiệm chứa 0,5 mL dung dịch NaOH và 1 mL dung dịch CuSO4.

- Bước 5: Đun nóng nhẹ ống nghiệm đến khi thay đổi màu sắc kết tủa.

- Tinh bột bị thủy phân dưới tác dụng của enzyme hoặc acid. Khi tinh bột bị thủy phân không hoàn toàn tạo thành dextrin, maltose và glucose. Tinh bột bị thủy phân hoàn toàn tạo thành glucose.

Thí nghiệm 2: Phản ứng thủy phân cellulose

- Bước 1: Cho một lượng nhỏ bông vào cốc chứa 10 mL dung dịch H2SO4 và dùng đũa khuấy đều.

- Bước 2: Đặt cốc thủy tinh vào cốc nước nóng và khuấy đến khi tạo thành dung dịch đồng nhất.

- Bước 3: Thêm NaHCO3 đến khi dừng bọt khí. Sau đó thêm tiếp 5 mL dung dịch NaOH 10%.

- Bước 4: Cho 5 mL dịch thu được vào ống nghiệm chứa 2 mL NaOH và 1 mL dung dịch CuSO4 (tạo thành Cu(OH)2).

- Bước 5: Đun nóng ống nghiệm.

- Tương tự tinh bột, cellulose bị thủy phân bởi enzyme hoặc acid (HCl hoặc H2SO4). Phản ứng thủy phân hoàn toàn tạo thành glucose. 

b) Phản ứng của hồ tinh bột với iodine

Thí nghiệm 3: Phản ứng của tinh bột với iodine

- Trong tinh bột, các phân tử amylose có dạng xoắn, khi tương tác với iodine tạo ra màu xanh tím. Phản ứng này được dùng để nhận biết tinh bột.

c) Phản ứng của cellulose với nitric acid

Thí nghiệm: Phản ứng của cellulose với nitric acid 

- Bước 1: Cho khoảng 5 mL dung dịch HNO3 đặc vào ống cốc thủy tinh ngâm trong chậu nước đá. Thêm 10 mL dung dịch H2SO4 đặc vào cốc và khuấy đều.

Bước 2: Lấy cốc thủy tinh ra và cho một nhúm bông vào dung dịch.

Bước 3: Ngâm cốc trong cốc nước nóng trong khoảng 10 phút.

Bước 4: Lấy sản phẩm ra khỏi cốc, rửa sạch với nước lạnh và NaHCO3 loãng. Ép khô sản phẩm bằng giấy lọc.

Khi đun nóng cellulose với hỗn hợp HNO3 đặc và H2SO4 đặc tạo thành cellulose dinitrate và cellulose trinitrate .

d) Cellulose phản ứng với nước Schweizer 

Thí nghiệm: Tính tan của cellulose trong nước Schweizer

- Bước 1: Thêm khoảng 20 mL dung dịch NaOH 20% vào cốc chứa 50 mL dung dịch CuSO4, khuấy đều.

- Bước 2: Lọc tách kết tủa và thêm khoảng 50 mL dung dịch NH3 đặc, khuấy đều đến khi kết tủa tan hết.

- Bước 3: Thêm một lượng nhỏ bông vào nước Schweizer và khuấy đều.

Cellulose tan được trong nước Schweizer (dung dịch thu được khi hòa tan Cu(OH)2 trong ammonia).

2. Sự tạo thành tinh bột trong cơ thể, sự tạo thành tinh bột trong cây xanh, ứng dụng của tinh bột và cellulose

- Khi ăn, enzyme α-amylase có trong nước bọt thúc đẩy quá trình thủy phân tinh bột thành maltose và dextrin. Ở ruột non, maltose và dextrin thủy phân thành glucose và được hấp thụ vào máu và di chuyển đến các tế bào trong khắp cơ thể. Glucose có thể được sử dụng cho nhu cầu năng lượng hoặc có thể được chuyển đổi thành glycogen lưu trữ trong gan và cơ.

- Trong thực vật, tinh bột có chủ yếu trong củ, quả hay hạt. Sự hình thành tinh bột trong thực vật diễn ra qua nhiều giai đoạn, gồm hai quá trình chính là quá trình quang hợp hình thành glucose và quá trình kết hợp của các đơn vị glucose tạo thành tinh bột. 

- Tinh bột dùng làm lương thực, điều chế glucose,... Cellulose dùng để sản xuất sơn mài, thuốc súng không khói, tơ visco,...