Шевченко Людмила Миколаївна
учитель хімії КЗ «Ленінська загальноосвітня школа І-ІІІ ст.»
Урок хімії в 11 класі з теми:
«Глюкоза, її склад, фізичні властивості й поширення в природі. Будова глюкози як альдегідоспирту. Циклічна форма глюкози. Хімічні властивості глюкози: повне і часткове окиснення, відновлення, взаємодія с гідроксидами металів бродіння (спиртове і молочнокисле), естерифікація. »
Цель: Образовательная: дать представление об углеводах, их классификации,
Ознакомить учащихся с составом, строением, изомерией глюкозы,
Изучить физические и химические свойства глюкозы, доказать
Экспериментально наличие в составе глюкозы альдегидогруппы,
Продолжить развивать умение прогнозировать строение молекулы
Соединения, исходя из свойств (наличия функциональных групп
На примере глюкозы как альдегидоспирта).
Развивающая: развивать навыки экспериментальной работы,
Самостоятельность учащихся в обучении, интерес к изучению химии,
Способность применять полученные знания на практике, умение
Сравнивать, обобщать, делать самостоятельные выводы.
Воспитательная: воспитывать познавательную заинтересованность
Предметом, чувство ответственности, взаимопонимание, уверенность
В себе, культуру общения.
Тип урока: Изучение нового материала.
Форма
урока: Урок – проект.
Оборудование: Глюкоза, вода, раствор купрум (ІІ) сульфата, натрий гидроксид, раствор
Аргентум нитрата, нагревательные приборы, пробирки, таблицы
«Классификация углеводов», «Строение глюкозы», раздаточный
Материал, компьютер, дополнительная литература.
Методы и
приемы: Беседа, лабораторная работа, демонстрация, создание проблемных
ситуаций, работа в группах, презентации учащихся, интерактивные
технологии: микрофон, мозговой штурм, поиск информации.
Учащиеся
Должны знать: Молекулярную и структурную формулы глюкозы, физические и
Химические свойства глюкозы, обусловленные ее строением,
Специфические свойства глюкозы – спиртовое и молочнокислое
Брожение.
Учащиеся
должны уметь: Экспериментально доказывать строение глюкозы, записывать
Уравнения химических реакций, характеризующие свойства глюкозы,
Применять полученные знания при решении задач.
Девиз: «Из всех сокровищ знание самое драгоценное сокровище,
потому что его нельзя ни украсть, ни потерять, ни уничтожить».
ХОД УРОКА.
І. Организация класса.
Проверка готовности рабочих мест уч-ся к уроку. На столах уч-ся оборудование для проведения лабораторной работы, учебники, сообщения.
ІІ. Основная часть урока.
2.1. Актуализация опорных знаний.
Технология «Микрофон»
Что такое полимер?
Какие реакции называются реакциями полимеризации?
Какие вещества называют жирами?
Что такое реакции эстерификации?
На какие группы делятся жиры?
Каков состав синтетических моющих средств?
Что такое мыло?
Для каких целей применяют жиры?
Чем отличаются твердые жиры от жидких?
В чем преимущества СМС по сравнению с обыкновенным мылом?
Какие соединения относят к карбоновым кислотам?
Чем твердое мыло отличается от жидкого?
2.2. Мотивация учебной деятельности.
Сообщение темы, цели и задач урока. Послушайте сказку: «В большом царстве углеводородов случилась беда – разорился старый углеводород Гексан. От тоски и безысходности он начал чахнуть и болеть. Ему не могли ни чем помочь самые лучшие лекари. И вдруг перед ним оказалась красивая, белолицая девушка, она улыбнулась и сказала: «Не печалься, я могу тебе вернуть богатство и силы! Я осыплю тебя серебром, только прикажи доставить сюда аммиачный раствор оксида серебра» Удивился Гексан, но просьбу выполнил. И действительно через некоторое время посыпались на пол серебряные монеты. От удивления старик даже рот открыл, но сказать ничего не может. А девушка продолжает: «Чтобы твои силы восстановились – ешь виноград.» Гексан кое-как вымолвил: «Кто ты? Как тебя зовут?». Девушка ответила, что она его дальняя родственница, поскольку у них одна углеродная цепь, а живет она в царстве кислородсодержащих соединений и имя ее в переводе с греческого означает «сладкая». Больше она ничего не сказала, улыбнулась на прощанье и исчезла. Только огромное количество серебра убедило старика в том, что эта встреча была явью, а не сном. А когда старик стал есть виноград, к нему действительно вернулись силы. Одна мысль не давала ему покоя – кто эта незнакомка? Позвал он лучшего сыщика, рассказал ему все и приказал узнать ее состав, строение и свойства. Сыщик взялся за дело с радостью, потому что хорошо знал греческий язык и сразу смекнул, что сладкая значит «glukus». После не долгих рассуждений он смог назвать ее имя – Глюкоза и то, что она содержится в винограде, помогло ему установить другое имя – виноградный сахар. Он установил ее родословную – она относится к классу Углеводы. Поэтому на уроке мы приступаем к изучению нового класса органических веществ – Углеводов, к которому и относится глюкоза.
А сейчас послушайте стихотворение и выпишите названия веществ, которые тоже относятся к классу Углеводы.
Если ты, придя с мороза,
Наливаешь крепкий чай,
Хорошенько сахарозу
В чашке ложкой размешай.
Виноградную глюкозу
И медовую фруктозу
И молочную лактозу
Любит взрослый и малыш.
Но крахмалом и клетчаткой,
Что совсем-совсем несладки
Тоже нас не удивишь.
Так устроена природа –
Это тоже углеводы.
2.3. Изучение нового материала.
Вступительное слово учителя.
Углеводы… Это те самые сладости, которые представлены на нашем столе: фрукты, конфеты, торт, шоколад, варенье, виноградный сок (на демонстрационном столе представлен набор продуктов в состав которых входят углеводы). Углеводы жизненно важные вещества, которые необходимы каждому организму. Эти вещества расходуются и человек должен постоянно пополнять их запасы. Эти вещества, входящие в состав тканей организма не похожие на те, которые он употребляет в пищу. Организм человека перерабатывает пищевые продукты и в процессе своей жизнедеятельности постоянно расходует энергию, которая, как мы знаем, выделяется при окислении в тканях организма. Углеводы входят в состав нуклеиновых кислот, осуществляющих биосинтез белка и передачу наследственных признаков. Животные и человек не синтезируют углеводы. В зеленых растениях при участии хлорофилла и солнечного света образуются органические вещества . Конечным продуктом этого процесса является фотосинтез, а сложной молекулой - молекула углевода. Углеводы – важный источник энергии для организма, участвующие в обмене веществ. Основными источниками углеводов являются растительные продукты.
Презентации учащихся.
Презентация проекта № 1
(готовил отдел теоретической химии)
КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕВОДОВ (слайды 1-5)
УГЛЕВОДЫ
Моносахариды Дисахариды Полисахариды
Пентозы Гексозы Сахароза, Целлюлоза, крахмал,
(рибоза, ( глюкоза, фруктоза) лактоза, мальтоза гликоген.
дезоксирибоза)
(С5 …) (С6 …) (С12…) (С6…)n
Из курса общей биологии нам известно, что рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот ДНК и РНК. Это представители пентоз. Гексозы - это глюкоза, которая имеет название «виноградный сахар», которую можно приобрести в аптеке в виде таблеток с витамином С или в ампулах – раствор для инъекций. Второй представитель гексоз – это фруктоза, которая содержится в фруктах. Дисахариды - это сахароза, которую мы употребляем в пищу под названием «сахар», лактоза, которая содержится в молоке. Все они содержат Карбона в два раза больше, чем гексозы. Полисахариды – это полимеры, мономерами которых является глюкоза. Из курса ботаники мы знаем, что оболочка растительной клетки содержит целлюлозу, а как питательное вещество растительные клетки накапливают крахмал. Животные клетки накапливают гликоген. Поэтому наиболее широко в природе распространена глюкоза, как в составе полимеров, так и самостоятельное вещество. Обратите внимание на таблицы № 1,2. Какие вещества содержат и более богаты углеводами?
Вывод: Углеводы – обширный класс природных соединений.
Сегодня на уроке мы познакомимся с главным углеводом – глюкозой.
Презентация проекта № 2
(готовил отдел информации)
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЛЮКОЗЫ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ В
ПРИРОДЕ
(слайд 6,7)
Ее называют виноградным сахаром. Белое кристаллическое вещество, сладкое на вкус, хорошо растворимое в воде ( демонстрация процесса растворения глюкозы). Латинское «глюкос» - сладкая. Она содержится почти во всех органах растений: плодах, корнях, листьях, цветках, особенно много ее в соке винограда, в зрелых плодах, ягодах, меде. У растениях углеводы составляют до 80% сухого вещества, в организме человека и животных до 2 %. Она играет важную роль в физиологических процессах, происходящих в живых организмах. Пища человека на 70% состоит из глюкозы. В крови человека содержится 0,1 % глюкозы. Глюкоза содержится в мышцах и в небольшом количестве в других клетках организма.
Вывод: Глюкоза широко распространена в природе, особенно в растительных организмах, имеет большое значение для человека.
Презентация проекта № 3
(отдел теоретической химии)
СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ ГЛЮКОЗЫ (слайды 8 -10)
Сделаем предположение, что в молекуле одна альдегидная группа, то гидроксильных групп соответственно будет пять. О наличии пяти гидроксильных групп подтверждает сложный эфир глюкозы, содержащий пять остатков уксусной кислоты и экспериментально доказывает, что все атомы углерода связаны между собой в прямую цепь. Записываем формулу глюкозы:
H H H OH H O
H C C C C C C
OH OH OH H OH H
O
CH2OH CHOH CHOH CHOH CHOH C
H
O
CH2OH (CHOH)4 C
H
Вывод: Глюкоза – альдегидоспирт, точнее – многоатомный альдегидоспирт. Установлено, что в растворе глюкозы находится не только ее альдегидная форма, но и молекулы циклического строения. У третьего атома углерода группа – OH расположена иначе, чем у других атомов углерода. Распространенное строение глюкозы выглядит так:
Превращение молекулы линейного строения в молекулу циклического строения, объяснимо, если вспомнить, что атомы углерода могут вращаться вокруг σ – связей. Альдегидная группа может приблизиться к гидроксильной группе пятого атома углерода, поскольку атом кислорода карбонильной группы несет на себе частичный отрицательный заряд, а атом водорода гидроксильной группы частично положительный заряд. Осуществляется своеобразный химический процесс: происходит разрыв π – связи карбонильной группы, к атому кислорода присоединяется атом водорода, а атом кислорода гидроксильной группы с атомом углерода замыкает цепь. Циклические формы находятся в равновесии, превращаясь в α и β форму. Таким образом, в водном растворе глюкозы находятся три изомерные формы. Молекула кристаллической глюкозы α – форма, при растворении в воде – открытая форма, а затем снова циклическая β – форма.
α – форма альдегидная форма β – форма
(кристаллическая форма (растворимая
глюкозы) глюкоза)
Альдегидная форма – это промежуточное образование. В растворе устанавливается движимое равновесие между тремя формами, с превосходством β –формы.
Вывод: Альдегидная форма может быть изогнутой, потому что гидроксогруппа возле пятого Карбона окажется рядом с Оксигеном альдегидной группы. Карбонильная группа поляризована, поэтому водород гидроксила расположен близко к ней способен перейти к кислороду этой группы.
Презентация проекта № 4
(отдел лаборанты)
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЛЮКОЗЫ.
Лабораторная работа № 14
Тема: «Взаимодействие глюкозы с купрум (II) гидроксидом.
Цель: Доказать, что глюкоза – альдегидоспирт
Работа по инструктивным картам.
Повторение правил ТБ во время работы со щелочами и при нагревании.
Выполнение лабораторной работы.
В пробирку налить 1-2 мл. раствора купрум (II) сульфата, добавить к нему 3-4 мл. раствора щелочи (Na OH). Наблюдаем образование осадка купрум (II) гидроксида. К полученному осадку добавляем такой же объем раствора глюкозы и перемешиваем. Наблюдаем исчезновение осадка и образование раствора ярко -синего цвета.
Задания:
Что представляет собой раствор синего цвета?
Что доказывает данный опыт?
Почему появляется желтый, а затем красный осадок при дальнейшем нагревании?
4. Составить уравнение химической реакции.
5. Сделать вывод. Слайды (11-13)
Вывод: Глюкоза проявляет свойство многоатомных спиртов.
O t
CH2OH – (CHOH)4 – C + 2Cu (OH)2 CH2OH – (CHOH)4 – COOH + 2CuOH +H2O
H голубой глюконовая к-та желтый
t
2CuOH Cu2OH + H2O
желтый красный
(отдел экспериментальной химии)
Демонстрация реакции «серебряного зеркала»
Составление уравнения реакции.
O O
CH2OH – (CHOH)4 – C + Ag2O CH2OH – (CHOH)4 – C + 2Ag
H глюконовая к-та OH
Вывод: Глюкоза проявляет свойства альдегидов.
Общий вывод: Глюкоза – это соединение со смешанной функцией, проявляет свойства характерные для многоатомных спиртов и альдегидов.
Специфические свойства глюкозы:
Реакция брожения.
Процесс расщепления моносахаридов под влиянием различных микроорганизмов. Большое значение имеют процессы брожения глюкозы, которые происходят под влиянием органических катализаторов – ферментов, что вырабатывается микроорганизмами.
А) Спиртовое брожение
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2
В результате реакции образуется этиловый спирт, который используется в пищевой промышленности во время производства пива.
Б) Молочнокислое брожение .
C6H12O6 2CH3 – CH – COOH
OH молочная к-та
Под действием молочнокислых бактерий производят ряд молочных продуктов: кислого молока, сметаны, сыра.
Полное окисление (горение)
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
Глюкоза – ценное питательное вещество. В обмене веществ она играет руководящую роль поскольку является энергетическим топливом для многочисленных процессов, которые происходят в клетках организма.
Реакция присоединения.
O кат
CH2OH – (CHOH)4 – C + H2 CH2OH – (CHOH)4 – CH2OH
H (сорбит)
В результате реакции образуется сорбит – это шестиатомный спирт, который впервые был выделен из плодов рябины. Его используют как заменитель сахара для больных на диабет.
Реакция эстерификации.
Глюкоза взаимодействует с карбоновыми кислотами и образует эстеры.
C6H12O6 + 5CH3COOH C6H7O( - O –CO – CH3)5 + 5H2O
пентаацетилглюкоза
Общий вывод: Глюкоза – альдегид, глюкоза – многоатомный спирт. Глюкоза – альдегидоспирт.
Учащиеся составляют диаграмму Вена.
(-OH)n O
Много-
атомный C
спирт H
2.4. Рефлексия.
1. Технология «Микрофон»
Какие функциональные группы содержит глюкоза?
Какие формы глюкозы вам известны?
Как доказать, что в состав глюкозы входит карбонильная группа?
Как доказать, что глюкоза многоатомный спирт?
Что происходит во время фотосинтеза и при каких условиях он происходит?
Что такое углеводы?
Какие специфические свойства характерны для глюкозы?
Что такое сорбит?
Какие вещества кроме глюкозы относятся к углеводам?
Почему глюкозу называют «виноградный сахар»?
В результате какого процесса на Земле образуются углеводы?
2.Технология «Один против одного»
Из неорганических веществ могут образовываться органические и наоборот. Это можно проиллюстрировать примером:
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
Задание № 1: Осуществить превращение:
Глюкоза этанол этен этаналь
Задание № 2: Осуществить превращение:
Глюкоза этанол этен этаналь хлорэтан
Индивидуальная работа с учебником.
Задача: За весь световой день один листок свеклы площадью 1 дм.2 поглощает 44,8 мл карбон (IV) оксида. Какая масса глюкозы образовалась при этом в результате процесса фотосинтеза?
Интересные минутки.
23 века назад доблесные воины Александра Македонского вступили на землю Индии и среди прочих чудес этого края их поразило это вещество. Египтяне это вещество называли «индийской солью». На Руси первое упоминание, ввозившимся заморскими товарами относится к 1273 г., ко времени правления Великого князя Василия Ярославовича. Из-за высокой цены оно было предметом роскоши, продавалось в аптеках по той же цене, что и серебро. Это вещество сахар.
Мыслители и врачи древности предавали большое значение употреблению его для продления жизни человека. Великий философ и математик Пифагор утверждал, что достиг преклонного возраста благодаря тому, что употреблял его. Юлий Цезарь, присутствующий на торжестве у сенатора Полия Румелия, праздновавшего свою 100-ю годовщину, спросил, какое средство он употреблял для поддержания «силы тела и духа». Внутрь – мед.
Желая предотвратить вторичное использование одноразовых шприцов, ученые фирмы «Кивко» (США) предложили важную деталь шприца – иглодержатель делать из специального полимера на основе этого вещества. При попытке простерилизовать шприц, иглодержатель просто рассыпался. Этот полимер можно применить для приготовления детских игрушек, которые без опаски можно брать в рот, пластиковые пакеты для грязного белья или стирального порошка, для упаковки пищевых продуктов. На основе крахмала был синтезирован полимер с такими уникальными свойствами.
Отрывок из романа В.Пикуля «Нечистая сила».
Неудачная попытка отравления Распутина. «… Настала торжественная минута…
Лазоверт со скрипом натянул тонкие резиновые перчатки, растер в порошок кристаллы цианистого калия.
Птифуры были двух сортов – с розовым и шоколадным кремом. Приподнимая ножом их красивые сочные верхушки, доктор щедро и густо посыпал внутренность пирожных страшным ядом.
- Достаточно ли? – усомнился капитан Сухотин.
- Один такой птифурчик – отвечал Лазоверт, – способен в считанные мгновения убить всю нашу конфиденцию. … Феликс придвинул пирожные, взялся за бутылку.
- Пирожные вот… Угощайся.
- А ну их… Сладкие? Что я, маленький?
С неохотой съел пирожное с ядом. Понравилось – потянулся за вторым. Юсупов внутренне напрягся, готовый увидеть перед собой труп. Но Распутин жевал, жевал… Он спокойно доедал восьмой птифур. И, поднося руку к горлу, массировал его.
- Что с тобой? – спросил Юсупов в надежде.
- Да так… Першит что-то.
… Будь проклят Маклаков, давший нам калий! Яд беспомощен. Гришка выпил и сожрал все, что отравлено. Но только рыгает и появилось сильное слюнотечение…»
Почему яд не подействовал?
Считают, что это обстоятельство явилось причиной неудачной попытки отравить Распутина в 1916 г.
- Добавление цианида калия в сладкие пирожные. Поэтому с давних пор при опасности отравления цианидами, рекомендовалось держать за щекой кусочек сахара.
Подведение итогов урока. Выставление оценок.
В ходе урока с помощью опытов мы доказали, что глюкоза является альдегидоспиртом. В ее состав входят: функциональная альдегидная группа, что характерно для альдегидов и гидроксильные группы, что характерно для многоатомных спиртов. Поэтому глюкоза вступает в реакции, характерные для альдегидов и многоатомных спиртов.
Наброски на следующий урок.
Подготовить сообщения: «Применение глюкозы, ее биологическое значение», «Фруктоза», «Рибоза, дезоксирибоза».
Домашнее задание.
А) Выучить параграф 9 «Химия »11 класс. Буринская Н.Н., Величко Л.П. К.: Перун, 2001.
Б) Составить опорный конспект по теме «Углеводы. Глюкоза»
В) Творческое задание
Искусственным заменителем сахара для людей, больных на диабет является ксилит (пятиатомный спирт) и сорбит (шестиатомный спирт). Предложите, как получить эти вещества из углеводов.