Моносахариды. Глюкоза. Фруктоза

Цель урока: формировать у учащихся понятие об углеводах, а в частности об моносахаридах, их строении, химических свойств, получении и применении; развивать у учащихся навыки анализа информационного текста, монологической речи, логическое мышление, коммуникативные навыки.

Задачи урока:

1) образовательная: познакомить учащихся с понятием углеводы, моносахариды, изучить строение глюкозы и фруктозы, как представителей моносахаридов, а также их химические свойства, рассказать учащимся об основных способах их получения и применения;

2) воспитательная: способствовать в ходе урока формированию мировоззренческих идей, познавательности мира;

3) развивающая: способствовать развитию интеллекта, воли, эмоций и познавательных интересов учащихся,  способствовать развитию умения работать с информационным текстом, анализировать материал, систематизировать и обобщать его, графически оформлять материал в виде  таблиц, графиков, рисунков.

Методы проведения урока: лекция, беседа, опрос.

Материалы и оборудование: книги, наглядные материалы, плакаты.

Литература:

1. Ельницкий, А. П. Химия: учебник для 11-го класса общеобразовательных учреждений с русским языком обучения с 11-летним сроком обучения / А. П. Ельницкий. – Мн. : Нар асвета, 2008. – 278 с.

2. Хомченко, И. Г. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы / И. Г. Хомченко. – М. : Новая волна,2002. – 214 с.

3. Суровцева, Р. П. тесты по химии. 10-11 классы / Р. П. Суровцева. – м. : Дрофа,2002. – 128 с.

4. Хомченко Г. П. Пособие по химии / Г. П. Хомченко. – Мн : Дрофа,2005. – 405 с.

Структура урока

1. Организационный этап:

Объявить о порядке учебной работы на уроке, его целевых установках и внешних этапах. Организовать внимание учащихся, а также их внутренней готовности.

2. Этап всесторонней проверки домашнего задания, а также знаний, умений и навыков учащихся:

Проверка домашнего задания осуществляется по теме: «Жиры. Мыла»

Поверка домашнего задания осуществляется уплотненным способом: с помощью раздаточных карточек, а также с помощью фронтального опроса с остальными учащимися.

Вначале раздаются карточки, в которых учащиеся должны заполнить соответствующие пустые графы. Время выполнения данной работы – 10 минут.

Примеры раздаточных карточек находятся в Приложении А

ОТВЕТЫ:

Вариант1

1. Жиры - природные продукты, образующиеся в животных и растительных организмах, основным компонентом которых являются триглицериды - полные сложные эфиры, образованные глицерином и высшими карбоновыми кислотами.

2. Природные жиры бывают твердые и жидкие, часто называемые маслами. Агрегатное состояние жиров зависит от их состава. Если в триглицеридах пре­обладают остатки насыщенных кислот, то жиры твердые, а если преобладают остатки ненасыщенных кислот, то жиры жидкие. Животные жиры, как правило, твердые, а растительные — жидкие. Плотность жиров меньше, чем воды, и в ней они не растворимы. Но они хоро­шо растворяются в органических растворителях: бензине, бензоле, дихлорэтане, частично в этаноле. Свойство жиров растворяться в органических растворителях используется для очистки одежды от жирных пятен.

Температура плавления жиров зависит от содержания в них остатков насы­щенных кислот и длины углеродной цепи. С уменьшением содержания остатков насыщенных кислот температура плавления жиров понижается, они становятся легкоплавкими.

Вариант 2.

1. Мыла, растворимые в воде натриевые и калиевые соли высших жирных кислот — пальмитиновой С₁₅Н₃₁СООН, стеариновой С₁₇Н₃₅СООН, олеиновой С₁₇Н₃₃СООН, относятся к веществам, обладающим моющими свойствами. Мою­щие свойства рассматриваются как способность веществ и их растворов удалять с отмываемой поверхности тканей, изделий и др. прилипшие частицы грязи, жира и переводить их во взвешенное состояние в виде эмульсий и суспензий.

2.  Жиры используются в пищевой и фармацевтической промышленности, а так­же находят широкое применение в производстве глицерина, мыла Жиры как питательные вещества являются важной составляющей частью пищи человека и животных. В организме они в процессе гидролиза расщепляют­ся на глицерин и карбоновые кислоты.

Затем эти продукты гидролиза исполь­зуются для синтеза специфических для данного организма жиров. Кроме того, жиры — поставщики необходимых не­насыщенных кислот, некоторые из них в организме человека не синтезируются.

Жиры представляют собой один из основных источников энергии для жи­вотных организмов. В процессе рас­щепления жиров выделяется в два раза больше энергии, чем при расщеплении углеводов. Это важная информация при составлении рациона питания.

Фронтальный опрос производится по заранее составленным вопросам, список которых дан ниже:

Вопросы:

1. Дать определение понятию жиры

Ответ: Жиры — природные продукты, образующиеся в животных и растительных организмах, основным компонентом которых являются триглицериды - полные сложные эфиры, образованные глицерином и высшими карбоновыми кислотами.

2. Записать на доске общую формулу триглицеридов. Отметить остаток глицерина и остатки карбоновых кислот.

3. Перечислить как высшие насыщенные, так и высшие ненасыщенные карбоновые кислоты, которые наиболее часто встречаются  жирах.

Ответ: в жирах наиболее часто встречаются остатки таких высших насыщенных кислот, как пальмитиновая, стеариновая, и высших в разной степени ненасы­щенных кислот — олеиновой, линолевой, линоленовой.

4. Какой триглицерид содержится в небольшом количестве в сливочном масле?

Ответ: в состав некоторых жиров входят триглицериды, содержащие остатки низших кислот, например в сливочном масле содержится в небольшом количестве триглицерид масляной кислоты.

5. Охарактеризовать физические свойства жиров

Ответ: природные жиры бывают твердые и жидкие, часто называемые маслами. Агрегатное состояние жиров зависит от их состава. Если в триглицеридах пре­обладают остатки насыщенных кислот, то жиры твердые, а если преобладают остатки ненасыщенных кислот, то жиры жидкие. Животные жиры, как правило, твердые, а растительные — жидкие. Плотность жиров меньше, чем воды, и в ней они не растворимы. Но они хоро­шо растворяются в органических растворителях: бензине, бензоле, дихлорэтане, частично в этаноле. Свойство жиров растворяться в органических растворителях используется для очистки одежды от жирных пятен.

Температура плавления жиров зависит от содержания в них остатков насы­щенных кислот и длины углеродной цепи. С уменьшением содержания остатков насыщенных кислот температура плавления жиров понижается, они становятся легкоплавкими.

В состав триглицеридов сливочного масла входят остатки около 20 жирных кислот, а в состав триглицеридов практически всех остальных жиров — остатки не больше восьми кислот

6. Записать кислотный гидролиз триглицеридов

7. Записать щелочной гидролиз триглицеридов

8. Охарактеризовать окисление и гидрирование жидких жиров

Ответ: триглицериды, содержащие остатки ненасыщенных кислот, под действием кис­лорода воздуха окисляются и полимеризуются. Это свойство используется для из­готовления олифы, лаков. Натуральную олифу изготавливают на основе льняного или конопляного масла с последующим введением особых добавок.

Жиры при длительном хранении под действием влаги, кислорода воздуха, света, тепла при­обретают неприятный запах и вкус. Этот процесс называется прогорканием. Неприятный запах и вкус обусловлены появлением в жирах продуктов их окисления: свободных жирных кислот, альдегидов, кетонов, гидроксикислот.

Для жидких жиров, триглицериды которых содержат значительное количест­во остатков ненасыщенных карбоновых кислот, характерны все реакции непре­дельных соединений. Они обесцвечивают раствор перманганата калия (в чем вы убедитесь, выполнив лабораторный опыт), бромную воду, вступают и в другие реакции присоединения, например в реакцию гидрирования.

9. Записать уравнение реакции превращения жидкого жира в твердый

Впервые метод получения твердых жиров из жидких (масел) в процессе гид­рирования был разработан русским химиком С. А. Фокиным. Гидрирование жидких жиров имеет большое промышленное значение, потому что получаемый при этом твердый жир сохраняется значительно дольше и может быть использован для получения мыла, глицерина, стеарина.

10.Применение жиров

Ответ: жиры используются в пищевой и фармацевтической промышленности, а так­же находят широкое применение в производстве глицерина, мыла Жиры как питательные вещества являются важной составляющей частью пищи человека и животных. В организме они в процессе гидролиза расщепляют­ся на глицерин и карбоновые кислоты.

Затем эти продукты гидролиза исполь­зуются для синтеза специфических для данного организма жиров. Кроме того, жиры — поставщики необходимых не­насыщенных кислот, некоторые из них в организме человека не синтезируются.

Жиры представляют собой один из основных источников энергии для жи­вотных организмов. В процессе рас­щепления жиров выделяется в два раза больше энергии, чем при расщеплении углеводов. Это важная информация при составлении рациона питания.

11. Дайте определение понятию мыло.

Ответ: мыла, растворимые в воде натриевые и калиевые соли высших жирных кислот — пальмитиновой С₁₅Н₃₁СООН, стеариновой С₁₇Н₃₅СООН, олеиновой С₁₇Н₃₃СООН, относятся к веществам, обладающим моющими свойствами. Мою­щие свойства рассматриваются как способность веществ и их растворов удалять с отмываемой поверхности тканей, изделий и др. прилипшие частицы грязи, жира и переводить их во взвешенное состояние в виде эмульсий и суспензий.

12. Чем обусловлена моющая способность мыла? (Ответ см. архив)

13. Почему моющая способность мыла  в жесткой воде ухудшается?

Ответ: следует отметить, что моющая способность мыла в жесткой воде значительно уменьшается. В такой воде, как вам известно, содержатся соли кальция и магния, а при их взаимодействии со стеаратом калия или натрич образуются нерастворимые в воде кальциевые и магниевые соли высших карбоновых кислот. При стирке в жесткой воде раствором мыла вместо пены образуются хлопья осадка.

3. Этап подготовки учащихся к активному и сознательному усвоению нового материала:

На предыдущем уроке мы  с вами познакомились с основными свойствами жиров и мыла. На сегодняшнем уроке мы начнем большую главу - углеводы.

4. Этап усвоения новых знаний:

Название углеводы возникло в связи с тем, что в молекулах первых изучен­ных представителей данного класса соединений соотношение атомов водорода и кислорода было таким же, как в воде, 2 x 1 и соответствовало формулам С_пН_2пО_п, или С_п(Н₂0)_п.

Углеводы - органические соединения, содержащие в составе молекул наряду с кар­бонильной несколько гидроксильных групп, их производные и продукты конденсации.

Углеводы в зависи­мости от числа молекул моносахаридов, образующихся при их кислотном гидроли­зе водой делятся на:

а) моносахариды;

б) дисахариды;

в) полисахариды

Моносахариды не подвергаются гидролизу, дисахариды состоят из двух остатков молекул моносахаридов, а полисахариды — из большого числа остатков молекул моносахаридов. Полисахариды относятся к высокомолекулярным биоорганическим соеди­нениям.

Моносахариды разделяют по числу углеродных атомов в молекуле на:

а) тетрозы;

б) пентозы ( рибоза С₅Н₁₀О₅ и дезоксирибоза С₅Н₁₀О₄ );

в) гексозы (глюкоза и фрук­тоза) и т. д.

I Строение и физические свойства глюкозы.

Состав глюкозы выражается молекулярной формулой С₆Н₁₂0₆.

Ее структурная формула (смотри архив)

Глюкоза содержит в составе молекул альдегидную группу и пять гидроксильных групп.

Модель молекулы глюкозы:

Изучение строения глюкозы показало, что приведенная линейная форма моле­кулы существует только в растворе и в очень небольшом количестве. В твердом виде глюкоза существует в циклической α- или β-форме, которые представляют собой разные вещества, отличающиеся друг от друга, например, температурами плавления.

Рассмотрим, почему образуются две цикли­ческие формы глюкозы. Карбонильная группа, как вам известно, в пространстве имеет плоское строение. По этой причине неподеленная элек­тронная пара атома кислорода гидроксильной группы может атаковать атом углерода двойной С=0 -  связи как сверху (образуется одна фор­ма), так и снизу (образуется другая форма), т. е. образуются разные пространственные изомеры. В β-форме глюкозы гидроксильная группа у пер­вого углеродного атома и группа —СН₂ОН нахо­дятся с одной стороны цикла; в α-форме — по разные стороны цикла.

II Фруктоза. Изомерия моносахаридов.

Существуют другие моносахариды, имеющие такой же состав, как и глюкоза, одним из которых является фруктоза. Молекулярная формула фруктозы С₆Н₁₂0₆. Она является изомером глюкозы.

Структурная формула фруктозы: (смотри архив)

Из структурной формулы видно отличие строения молекулы глюкозы от моле­кулы фруктозы.

III Свойства глюкозы и фруктозы.

Глюкоза — бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, сладкое на вкус. В свободном состоянии глюкоза и фруктоза находятся в плодах и цветках. Мед, например, состоит из смеси глюкозы и фруктозы.

В крови человека массовая доля глюкозы составляет примерно 0,1 %. Со­держание глюкозы в крови регулируется естественно образующимся гормоном инсулином. При диабете (сахарной болезни) глюкоза содержится в крови и моче в повышенной концентрации, и поэтому людям, страдающим от диабета, требуются ежедневные инъекции инсулина.

Фруктоза содержится вместе с глюкозой в сладких фруктах, пчелином меде и в составе дисахарида сахарозы. Среди всех моносахаридов фруктоза обладает самым сладким вкусом.

VI Биологические функции углеводов

Углеводы можно считать основой существования большинства организмов. Они играют роль источника энергии, необходимой для осуществления важнейших жизненных функций организма. Сложные по структуре, богатые энергией, углеводы подвергаются в клетках глубокому расщеплению и в результате превращаются в простые, бедные энергией соединения (СО₂ и Н₂О). В ходе этого процесса освобождается энергия. При расщеплении 1г углеводов освобождается 17,6 кДЖ энергии. Кроме энергетической, углеводы выполняют и строительную функцию. Нерастворимые полимеры углеводов (целлюлоза, хитин, гемицеллюлоза) входят в состав клеточных оболочек бактерий и растений, а также в соединительные ткани и оболочки клеток животных, входят в состав межклеточного вещества кожи, сухожилий, хрящей, придавая им прочность и эластичность; образуют покровы членистоногих. Во всех без исключениях тканях и органах обнаружены углеводы и их производные. Они принимают участие в синтезе многих важнейших веществ. Моносахариды рибоза и дезоксирибоза в качестве структурного фрагмента входят в состав нуклеиновых кислот – ДНК и РНК, входят в структуру гена.

В растениях углеводы (полисахариды) выполняют и опорную функцию. В организме и клетке углеводы обладают способностью накапливаться в виде крахмала у растений, гликогена у животных, ламинарина у водорослей. Крахмал, гликоген, ламинарин представляют собой запасную форму углеводов и расходуются по мере возникновения потребности в энергии. При полноценном питании в печени может накапливаться до 10% гликогена, а при неблагоприятных условиях его содержание может снижаться до 0,2% массы печени, в этом заключается функция запаса питательных веществ. Углеводы выполняют и защитную функцию. Вязкие секреты (слизи), выделяемые различными железами, богаты углеводами и их производными, а в частности гликопротеинами. Они предохраняют стенки полых органов (пищевод, кишки, желудок, бронхи) от механических повреждений, проникновения вредных бактерий и вирусов. Углеводы служат в качестве смазки в суставах, у арктических рыб специальные гликопротеины выполняют роль антифриза, препятствующего замерзанию крови и других биологических жидкостей. Гепарин, камеди и слизи препятствуют свертыванию крови и удерживают воду.

Рецепторная функция: имеются полимеры сахаров (гликопротеиды, гликолепиды), которые входят в состав клеточных мембран, они обеспечивают взаимодействие клеток одного типа, узнавание клетками друг друга. Если разделенные клетки печени смешать с клетками почек, то они самостоятельно разойдутся в 2 группы, благодаря взаимодействию однотипных клеток: клетки почек соединяются в одну группу, а клетки печени в другую. Утрата способности узнавать друг друга характерна для злокачественных клеток. Выяснение механизмов узнавания и взаимодействия клеток может иметь очень важное значение в частности для разработки средств лечения рака. Углеводы (сахароза) в растворенном виде передвигаются в органах растений – в этом заключается транспортная функция углеводов.

5. Этап закрепления нового материала.

Закрепление нового материала ведется методом «мозгового штурма». Отличительной особенностью данного метода является то, что все учащиеся вовлечены в учебную деятельность. Вопросы, которые предлагаются для рассмотрения учащимся были изложены в новом материале.

Вопросы:

1. Сформулировать понятие углеводы

2. На какие три группы делятся углеводы?

3.Какие функциональные группы содержатся в молекуле глюкозы, а какие в молекуле фруктозы?

4.Описать основные свойства глюкозы.

6. Этап информирования учащихся о домашнем задании, инструктаж по его выполнению.

Домашнее задание: параграф 44, ответить на вопросы, которые располагаются в конце параграфов.

7. Этап подведения итогов занятия.

Таким образом, сегодня на уроке мы с вами познакомились с представителями моносахаридов – глюкозой и фруктозой. В ходе урока вы не только познакомились с их строением, химическими свойствами но и получили дополнительные знания относительно данных веществ. Дорогие ребята, я надеюсь, что этот урок привнес в  ваши знания что-то новое, то, что вы еще не знали.

8. Этап рефлексии.

А теперь ребята опишите свое отношение к проведенному уроку, понравился ли он вам, или нет.