Tính chất hóa học của tinh bột và xenlulozo

Tổng hợp “Tính chất hóa học của tinh bột và xenlulozo” chi tiết và đầy đủ nhất là tài liệu bổ ích, chúc các em học tập đạt kết quả cao.

I. Tinh bột

1. Tinh bột là gì?

- Tinh bột là polisacarit carbohydrat, là thành phần cơ bản có trong thức phẩm có chức năng tạo ra năng lượng cho cơ thể. Tinh bột chứa hỗn hợp amilozo và amilopecyin. Tỉ lệ phần trăm của amilozo và amylopectin sẽ khác nhau vì chúng phụ thuộc vào từng loại tinh bột (thông thường sẽ giao động từ 20:80 đến 30:70).

- Công thức hóa học của tinh bột là  (C₆H₁₀O₅)_n, công thức hóa học của tinh bột giống với xenlulozo. Nhưng chúng hoàn toàn không phải đồng phân của nhau. Đây là điều mà nhiều người thường nhầm lẫn.

2. Tính chất tinh bột 

- Tinh bột là chất rắn vô định hình, màu trắng, không tan trong nước nguội. Trong nước nóng từ 65 độ C trở lên, tinh bột chuyển thành dung dịch keo nhớt, gọi là hồ tinh bột.

- Tinh bột có rất nhiều trong các loại hạt (gạo, mì, ngô,...), củ (khoai, sắn,...) và quả (táo, chuối,...). Hàm lượng tinh bột trong gạo khoảng 80%, trong ngô khoảng 70%, trong củ khoai tây tươi khoảng 20%.

3. Cấu trúc phân tử

- 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

4. Tính chất hóa học

4.1. 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

 4.2. 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

5.  Sự chuyển hóa tinh bột trong cơ thể

- Tinh bột trong các loại lương thực là một trong những loại thức ăn cơ bản của con người. Khi ta ăn, tinh bột bị thủy phân nhờ enzim amilaza có trong nước bọt thành đetrin, rồi thành mantozơ.

- Ở ruột, enzim mantaza giúp cho việc thủy phân mantozơ thành glucozơ. Glucozơ được hấp thụ qua thành mao trạng ruột vào máu.

- Trong máu nồng độ glucozơ không đổi khoảng 0,1%. Lượng glucozơ dư được chuyển về gan: ở đây glucozơ được chuyển về gan: ở đây glucozơ hợp lại nhờ enzim thành glicogen (còn gọi là tinh bột động vật) dự trữ cho cơ thể.

- Khi nồng độ glucozơ trong máu giảm xuống dưới 0,1%, glicogen ở gan lại bị thủy phân thành glucozơ và theo đường máu chuyển đến các mô của cơ thể.

II. Xenlulozo

1. Cấu trúc phân tử

– 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

– Mỗi mắt xịch C₆H₁₀O₅ có 3 nhóm OH tự do nên có thể viết công thức cấu tạo của xenlulozo là [C₆H₇O₂(OH)₃]_n

2. 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 %)

3. Tính chất hóa học

3.1. 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

 3.2. 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 + nH₂O 

                                                      Xenlulozơ mononitrat

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 2nHNO₃ (đặc) → [C₆H₇O₂(OH)(ONO₂)₂]_n + 2nH₂O 

                                                              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(OH)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.

4. Ứng dụng của xenlulozo

– Các vật liệu chứa nhiều xenlulozo như tre, gỗ, nứa…thường được dùng làm vật liệu xây dựng gia đình. 

– Xenlulozo nguyên chất và gần nguyên chất được chế tạo thành sợi, tơ, giấy viết, giấy làm bao bì, xenlulozo trixetat làm thuốc súng không khối và chế tạo phim ảnh. Thủy phân xenlulozo sẽ được gulozo làm nguyên liệu sản xuất etanol.