C12H22O11 + H2O: phản ứng thủy phân saccarozơ

Trả lời nhanh

Phương trình: C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ (glucozơ) + C₆H₁₂O₆ (fructozơ). Phản ứng xảy ra khi đun nóng với xúc tác axit loãng (H⁺) hoặc enzim. Saccarozơ là đisaccarit nên bị nước cắt liên kết glicozit, cho một phân tử glucozơ và một phân tử fructozơ.

Phương trình hóa học

Viết đầy đủ điều kiện:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆ (xúc tác H⁺, t°)

Saccarozơ + nước → glucozơ + fructozơ.

Phương trình đã cân bằng sẵn: bên trái có 12 C, 24 H, 12 O (22 H của saccarozơ cộng 2 H của nước; 11 O cộng 1 O); bên phải 2 × C₆H₁₂O₆ cũng có 12 C, 24 H, 12 O. Về khối lượng: 342 + 18 = 180 + 180 = 360.

Điều kiện và hiện tượng

Điều kiện: đun nóng với dung dịch axit loãng (thường H₂SO₄ loãng), hoặc dùng enzim invertaza ở nhiệt độ thích hợp.
Hiện tượng: không có dấu hiệu nhìn thấy rõ (không kết tủa, không khí thoát ra). Muốn biết phản ứng đã xảy ra phải thử sản phẩm bằng phản ứng tráng bạc hoặc Cu(OH)₂.

Vì sao saccarozơ bị thủy phân?

Phân tử saccarozơ gồm một gốc α-glucozơ và một gốc β-fructozơ nối với nhau qua nguyên tử oxi (liên kết α-1,2-glicozit). Khi có H⁺, liên kết C–O–C này bị phân cắt: nước đưa H vào một gốc và nhóm OH vào gốc còn lại, nên mỗi gốc trở thành một phân tử monosaccarit tự do.

Hỗn hợp glucozơ và fructozơ thu được (tỉ lệ mol 1 : 1) còn gọi là đường nghịch chuyển. Tên này do saccarozơ làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang phải, còn hỗn hợp sau thủy phân lại quay sang trái.

Kiểm chứng bằng thí nghiệm tráng bạc

Cho dung dịch saccarozơ vào AgNO₃/NH₃, đun nhẹ: không có Ag, vì saccarozơ không còn nhóm –CHO tự do (hai nhóm OH hemiaxetal đã dùng để tạo liên kết giữa hai gốc).
Đun saccarozơ với H₂SO₄ loãng vài phút.
Trung hòa axit bằng dung dịch kiềm (NaOH hoặc NaHCO₃) cho tới môi trường trung tính hay kiềm nhẹ.
Cho tiếp AgNO₃/NH₃, đun nóng: xuất hiện lớp bạc sáng bám thành ống nghiệm, vì glucozơ có nhóm –CHO, còn fructozơ chuyển hóa thành glucozơ trong môi trường kiềm.

Lỗi hay gặp: quên trung hòa axit ở bước 3. Khi đó phức bạc–amoniac bị axit phá hủy nên phản ứng tráng bạc không thành công, dù sản phẩm thủy phân có sẵn.

So sánh với các đisaccarit và polisaccarit

Chất	Phản ứng thủy phân	Sản phẩm
Saccarozơ	C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → …	1 glucozơ + 1 fructozơ
Mantozơ	C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → …	2 glucozơ
Tinh bột, xenlulozơ	(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → …	n glucozơ

Mẹo nhớ: saccarozơ và mantozơ là đồng phân (cùng C₁₂H₂₂O₁₁) nhưng sản phẩm thủy phân khác nhau. Saccarozơ cho hai chất khác nhau, mantozơ cho hai phân tử giống nhau. Ngoài ra mantozơ còn tráng bạc được ngay khi chưa thủy phân, saccarozơ thì không.

Bài tập có lời giải

Ví dụ 1. Thủy phân hoàn toàn 34,2 g saccarozơ trong môi trường axit. Tính khối lượng mỗi monosaccarit.

n(saccarozơ) = 34,2 : 342 = 0,1 mol → n(glucozơ) = n(fructozơ) = 0,1 mol → m mỗi chất = 0,1 × 180 = 18 g. Kiểm tra: 18 + 18 = 36 g = 34,2 + 1,8 (khối lượng 0,1 mol H₂O).

Ví dụ 2. Thủy phân 34,2 g saccarozơ với hiệu suất 80%, trung hòa axit rồi cho sản phẩm tác dụng với lượng dư AgNO₃/NH₃. Tính khối lượng Ag.

n(saccarozơ phản ứng) = 0,1 × 0,8 = 0,08 mol → thu 0,08 mol glucozơ và 0,08 mol fructozơ. Mỗi mol glucozơ hoặc fructozơ cho 2 mol Ag nên n(Ag) = 0,16 × 2 = 0,32 mol. Khi đó m(Ag) = 0,32 × 108 = 34,56 g.

Chú ý: phần saccarozơ chưa bị thủy phân (0,02 mol) không tạo Ag.

Bài luyện tập 1. Thủy phân 171 g saccarozơ với hiệu suất 75%. Tính khối lượng glucozơ thu được.

Đáp án: n(saccarozơ) = 171 : 342 = 0,5 mol; phản ứng 0,5 × 0,75 = 0,375 mol → glucozơ 0,375 mol → 0,375 × 180 = 67,5 g.

Bài luyện tập 2. Hỗn hợp X gồm saccarozơ và mantozơ có số mol bằng nhau, tổng 0,2 mol. Thủy phân hoàn toàn X thu được bao nhiêu mol glucozơ và bao nhiêu mol fructozơ?

Đáp án: mỗi chất 0,1 mol. Saccarozơ cho 0,1 mol glucozơ + 0,1 mol fructozơ; mantozơ cho 0,2 mol glucozơ. Tổng: glucozơ 0,3 mol, fructozơ 0,1 mol.

Ứng dụng thực tế

Trong sản xuất kẹo, mứt, người ta cho thêm chút axit (nước chanh) khi nấu đường để một phần saccarozơ thủy phân thành glucozơ và fructozơ. Hỗn hợp này ít bị kết tinh lại và ngọt hơn, nhờ fructozơ là đường ngọt nhất trong các loại đường tự nhiên. Trong cơ thể, enzim sucraza ở ruột non thực hiện chính phản ứng này.

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là hai phân tử glucozơ (nhầm với mantozơ).
Cho rằng saccarozơ tráng bạc trực tiếp.
Không trung hòa axit trước khi tráng bạc.
Quên hiệu suất, hoặc tính Ag chỉ theo glucozơ mà bỏ fructozơ.

Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Các phương trình hóa học thường gặp: tổng hợp hơn 300 phản ứng có cân bằng.

Câu hỏi thường gặp

Thủy phân saccarozơ tạo ra những chất nào?

Tạo ra glucozơ và fructozơ với tỉ lệ mol 1 : 1, cùng có công thức phân tử C6H12O6 nhưng là hai đồng phân cấu tạo.

Điều kiện của phản ứng C12H22O11 + H2O là gì?

Cần đun nóng với xúc tác axit loãng (H+), hoặc dùng enzim invertaza. Nếu chỉ hòa tan trong nước ở điều kiện thường thì phản ứng không xảy ra đáng kể.

Saccarozơ có tham gia phản ứng tráng bạc không?

Không, vì phân tử không có nhóm –CHO tự do. Chỉ sau khi thủy phân, sản phẩm glucozơ và fructozơ mới cho phản ứng tráng bạc.

Vì sao phải trung hòa axit trước khi thử tráng bạc sản phẩm thủy phân?

Vì axit dư phá hủy phức bạc–amoniac [Ag(NH3)2]OH nên phản ứng tráng bạc không xảy ra. Cần đưa môi trường về trung tính hoặc kiềm nhẹ.