«Классификация углеводов. Глюкоза.»
Тип урока: изучение нового материала ( комбинированный урок)
Цели:
Охарактеризовать глюкозу как органическое соединение.
Рассмотреть и усвоить физические и химические свойства глюкозы.
Знать нахождение глюкозы в природе, в организме человека, ее биологическое значение и области применения.
Задачи урока
Образовательные:
формировать представления о группе органических веществ, обладающих двойственными свойствами;
изучить строение глюкозы;
выделить основные и особые свойства глюкозы.
Развивающая:
развитие навыка экспериментальной работы, умения сравнивать, обобщать, делать самостоятельные выводы;
выявление незаменимой роли глюкозы в жизни человека, животных, в том числе и многих микроорганизмов,
Воспитательные:
формирование у учащихся научно-материального мировоззрения, подтвердить единство природы, выражающегося во взаимных превращениях неорганических и органических веществ (фотосинтез);
расширить и углубить кругозор об углеводах,
воспитание познавательной активности, чувства ответственности, уважения друг к другу, взаимопонимания, взаимоподдержки, уверенности в себе;
воспитание культуры общения.
Оборудование:
Выставка “Углеводы в нашей жизни” (готовится заранее творческой группой учащихся). Выставка включает в себя фрукты и овощи, красиво разложенные на плетеных из дерева вазах и подносах, хлеб, , сахарницу с кусочками сахара, баночку мёда, пакеты соков из магазина, объемную модель молекулы Д Н К и т.п.
План изучения органического соединения ;
Инструктивные карты к лабораторной работе;
Набор реактивов и оборудования для проведения лабораторной работы.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Мотивационно-ориентационный
Вводное слово учителя.
Учитель:
Когда-то великий химик Вильгельм Фридрих Оствальд пошутил: “Я сделал важное открытие. Советую вам воспользоваться им в тех случаях, когда вы беретесь за дело, имея мало шансов на успех… В такой ситуации самое лучшее – громогласно похвастать, что вы намерены совершить это дело в кратчайший срок…”
Конечно, это шутка! На самом деле разговор идет о том, какими качествами должен обладать ученый, исследователь.
Внутренняя свобода – и дисциплинированность; интерес ко всему на свете – и умение сосредоточиться на одном, жертвуя любыми увлечениями. Уверенность в своих силах, но и чувство юмора, не позволяющее чересчур серьёзно относиться к собственным достижениям.
Трудно? Да! Конечно! Но наш девиз сегодня:
“Дело или занятие, не содержащее трудностей, не достойно ума человека” (У. Ченнинг)
Прежде чем начать работу, необходимо повторить уже изученный материал. Какие существуют классы кислородсодержащих соединений?
Ответы учеников ( перечисление основных классов и представителей этого класса).
( Спирты -одноатомные и многоатомные, альдегиды, карбоновые кислоты, жиры, сложные эфиры и углеводы.
На прошлом уроке группе было на дом задано подготовить историческую справку об углеводах. Прослушаем несколько сообщений.
“Пугачев бежал по берегу Волги. Тут он встретил немецкого астронома Георга Ловица, спросил, что за человек. Услыша, что Ловиц наблюдал течение светил небесных, он велел его повесить ближе к звездам” (А.С. Пушкин. “История Пугачева”). Вместе с Георгом Ловицем по России 1773 года путешествовал его сын Товий Ловиц, в будущем видный российский ученый. Шестнадцатилетний Ловиц чудом избежал гибели. Через 19 лет он открыл фруктозу – один из углеводов.
Что же это за вещества такие – углеводы?
Обратимся еще раз к истории и литературе.
“Боже ты мой, каких на свете нет кушаньев!
Станешь есть – объеденье да и полно
Сладость неописанная!”
(Н.В. Гоголь “Вечера на хуторе близ Диканьки”)
“Ешь ты сладко каждый день”
(А.С. Пушкин)
Пушкин имел в виду императора Александра I. И это не случайно. Это сейчас сахар – постоянный спутник нашего стола, без которого гостей не накормишь, да и самим чашки чая не выпьешь. Было время, когда сахар считали дорогим лекарством и покупали в аптеках по той же цене, что и серебро. В России сахар появился в 1273 году (первое упоминание о кристаллическом сахаре, ввозимом с заморскими товарами, относится ко времени правления великого князя Василия Ярославича), а в Европе – в 1747 году. Спрос на сахар сильно возрос с середины XVII века, когда в России начали употреблять чай, быстро ставший национальным напитком. В 1718 году указом Петра I купцу Верстову было поручено строительство первой в России “сахарной мануфактуры”.
Сейчас трудно себе представить, что почти до XIX века единственным сладким кушаньем был мед. 23 века назад воины Александра Македонского вступили на землю Индии, и среди прочих чудес этого края открыли для себя сахар (его называли индийской солью, каменным медом). Древняя индийская легенда повествует, что однажды Бог Ишвар подарил радже Субандье – правителю Бенареса – маленькое семечко, из которого вырос сахарный тростник. Из него люди стали добывать сладкий сок для еды.
О том, какой диковиной был сахар, красноречиво повествует рисунок, сделанный в середине XIX века возле знаменитого в Лондоне бакалейного магазина. Один только вид бочки с сахаром заставлял уличных мальчишек, позабыв все на свете, бросаться к заветной сладости в надежде отхватить кусочек.
Чтобы было легче ответить на вопрос, где же чаще всего в природе встречаются углеводы, можно процетировать слова академика Константина Александровича Темирязева
“Когда-то где-то на Землю упал луч Солнца… В той или иной форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы… Он приводит нас в движение. Быть может в эту минуту он играет в нашем мозгу…”
Единственные живые организмы, которые способны самостоятельно синтезировать сахара из неорганических веществ – зеленые растения. В начале XIX века ученые, такие как профессор Тюбингенского университета фон Моль, раздраженно критиковали книгу Юстуса Либиха:
“Оказывается уже не земле растительный мир обязан своим питанием, нет, растения питаются воздухом, водой и так называемыми питательными солями, которые они разыскивают в почве!” Нет в природе живого организма, в котором бы не встречались углеводы.
Пред вами на столе заранее подготовленная выставка. Как вы думаете, что объединяет эти, такие разные на первый взгляд предметы. ( Во всех них содержатся углеводы- где какие.) Как по другому называются углеводы? Какие из перечисленных углеводов были уже изучены? Что осталось не рассмотренным. Попробуйте самостоятельно сформулировать тему нашего сегодняшнего урока.
( Глюкоза. Изучение основных свойств глюкозы)
Преподаватель: Вы очень близки к правильному ответу. Итак тема нашего урока «Глюкоза-королева сахаров».
III. Операционно-исполнительный.
Все необходимые сведения, которые пригодятся для изучения нового материала собраны. Приступаем непосредственно к работе. Перед каждой из вас находится план изучения органического соединения. По ходу нашей работы необходимо в рабочей тетради самостоятельно осветить все пункты плана. В конце урока я соберу опорные конспекты и проверю их. Итак…
Вопрос: Первый пункт плана исследования любого органического соединения это…
Ученик: Общая характеристика органического соединения. Молекулярная и структурная формула.
Учитель
Важнейшим представителем моносахаридов является глюкоза. При изучении, каких тем в курсе химии ранее встречалось это вещество?
Ответы учеников( химия-альдегиды-химические свойства, биология-фотосинтез, строение клетки)
Молекулярная формула глюкозы C6H12O6
Структурная формула
[pic]
[pic]
Посмотрите внимательно на структурные формулы и ответь на вопрос- какие особенности возможно заметить?
Учащиеся- наличие кислорода- кислородсодержащие органическое соединение, наличие нескольких гидроксильных групп- многоатомный спирт, наличие альдегидной группы-альдегид.
Следовательно
( определение класса) глюкоза это многоатомный альдегидоспирт.
Учитель: Что является вторым пунктом плана?
Ученик: Нахождение органического соединения в природе и организме человека.
Учитель:
Глюкоза в природе и организме человека
В особом виде глюкоза содержится почти во всех органах зеленых растений.
Особенно ее много в виноградном соке, поэтому глюкозу иногда называют виноградным сахаром.
Мед в основном состоит из смеси глюкозы с фруктозой.
Один из ключевых продуктов обмена веществ, обеспечивающих живые клетки энергией (в процессах дыхания, брожения, гликолиза);
Служит исходным продуктом биосинтеза многих веществ;
У человека и животных постоянный уровень глюкоза в крови поддерживается путем синтеза и распада гликогена;
В организме человека глюкоза содержится в мышцах, в крови и в небольших количествах во всех клетках.
Учитель : Какой пункт плана является следующим?
Ученик: Получение органического соединения.
2.3. Получение глюкозы
Вспомните уже известные вам способы можно получения глюкозы?
Учащиеся: Реакция фотосинтеза, реакция полимеризации метаналя.
а) Реакция фотосинтеза
6СО2 + 6H2O –> С6Н12 О6 + 6О2 +Q
б) Реакция полимеризации
[pic]
Еще один из способов получения глюкозы это гидролиз крахмала .
в) Гидролиз крахмала (уравнение записывает учитель)
(С6Н10О5)n + nH2O –> nС6Н12О6
2.4. Физические свойства глюкозы
Учитель: Перед вами в пробирке находятся кристаллы глюкозы. Визуально охарактеризуйте это соединение.
Ученик. Глюкоза это бесцветное кристаллическое вещество.
Учитель Исходя из того, что глюкозу относят к классу сахаров то какое на вкус будет это вещество. Как будет вести себя по отношению к воде как к растворителю?
Ученик- Скорее всего сладковатое. По отношению к воде-растворимое .
Учитель. Все верно. Следовательно общий вывод по физическим свойствам глюкозы:
Физические свойства: Глюкоза- бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимо в воде, сладкое на вкус, температура плавления 146оС.
Какой пункт плана является следующим?
2.5. Химические свойства
Учитель Прежде чем приступить к изучению химических свойств глюкозы необходимо вспомнить- что из себя представляет это органическое соединение? .
Ученик: Глюкоза- многоатомный альдегидоспирт
Учитель: Все верно.
Глюкоза – органическое вещество со смешанными функциями. Альдегидная группа в составе его молекулы обуславливает свойства альдегидов. Пять спиртовых групп обуславливают свойства многоатомных спиртов. С помощью каких реагентов возможно качественно определить наличие нескольких гидроксильных групп, наличие альдегидной группы в соединении?
А) Доказательство многоатомности (реакция с Cu(OH)2 при встряхивании); изменение окраски
Б) Доказательство наличия альдегидной группы:
Все верно. Перед вами на столах инструктивная карта к лабораторной работе, виноградный сок в пробирке и набор необходимых реактивов. Вам необходимо практически доказать наличие глюкозы в виноградном соке. При выполнении опытов соблюдайте правила техники безопасности
После проведения лабораторный работы сделать общий вывод о том, что в виноградном соке действительно содержится глюкоза и что это соединение является многоатомным альдегидоспиртом.
На экране перед вами уравнения реакций характеризующие основные свойства глюкозы
Реакция “серебряного зеркала”
С6Н12О6+ Ag2O → С6Н12О7 + +2Ag↓
(Реакцию серебряного зеркала используют в промышленности для серебрения зеркал, изготовления колб для термосов, елочных украшений).
Взаимодействие с гидроксидом меди (II)
С6Н12О6+ 2Сu(ОН)2 → С6Н12О7+ Сu2О + 2Н2О ( изменение окраски с голубой на синюю)
Специфические свойства.
Большое значение имеют процессы брожения глюкозы, происходящие под действием органических катализаторов-ферментов (они вырабатываются микроорганизмами).
а) спиртовое брожение (под действием дрожжей)
С6Н12О6 –> 2С2Н5 ОН + 2СО2
Большое значение имеют процессы брожения глюкозы, происходящие под действием органических катализаторов-ферментов (они вырабатываются микроорганизмами).
б) молочнокислое брожение (под действием молочнокислых бактерий)
[pic]
в) маслянокислое брожение
[pic]
В связи с рассмотрением химических свойств глюкозы интересно вспомнить эпизод из романа Валентина Пикуля “Нечистая сила”, где идет речь о неудачной попытке отравления Распутина в 1916 году.
“Лазоверт со скрипом натянул резиновые перчатки, растер в порошок кристаллы цианистого калия… Доктор щедро и густо насыщал внутренность пирожных страшным ядом.
…Распутин с неохотой съел пирожное с ядом. Понравилось – потянулся за вторым. Юсупов внутренне напрягся, готовый увидеть перед собой труп. Но Распутин спокойно доедал восьмой птифур…
Яд беспомощен! Гришка выпил и сожрал все, что отравлено. Но только рыгает и появилось сильное слюнотечение…”
Герои Пикуля решили, что Григорий Распутин и впрямь святой или заговоренный. Однако это не так.
Распутина спасло то, что доктор не знал, что люди с давних времен при опасности отравления цианидами держали за щекой кусочек сахара. А в 1915 году немецкие ученые Рупп и Гольце обнаружили, что, как и всякий альдегид, глюкоза взаимодействует с цианидами и циановодородом с образованием нетоксичного циангидрина:
С6Н12О6+ НСN → С6Н7(ОH)6CN
2.6. Биологическое значение глюкозы
Наряду с белками и жирами углеводы являются незаменимыми для человека органическими соединениями.
Глюкоза - необходимый компонент пищи;
Является одним из главных участников обмена веществ в организме;
Очень питательна и легко усваивается;
При её окислении выделяется больше трети используемой в организме энергии.
Транспорт глюкозы в клетки регулируется гормоном поджелудочной железы – инсулином;
Без присутствия инсулина глюкоза не поступает в клетку и не будет использована в качестве топлива;
Применение глюкозы
Глюкоза находит применение в различных отраслях промышленности:
в пищевой промышленности, как заменитель сахарозы;
в кондитерской промышленности при изготовлении мягких конфет, десертных сортов шоколада, тортов и различных диетических изделий;
в хлебопечении глюкоза улучшает условия брожения, придает пористость и хороший вкус изделиям, замедляет очерствение;
в производстве мороженого она занижает точку замерзания, увеличивает его твердость;
при производстве фруктовых консервов, соков, ликеров, вин, безалкогольных напитков, так как глюкоза не маскирует аромата и вкуса;
в молочной промышленности при изготовлении молочных продуктов и продуктов детского питания рекомендуется использовать глюкозу в определенной пропорции с сахарозой для придания этим продуктам более высокой питательной ценности;
в ветеринарии;
в птицеводстве;
в фармацевтической промышленности.
Кристаллическую глюкозу целесообразно использовать для питания больных, травмированных, выздоравливающих, а также людей, работающих с большими перегрузками.
Медицинскую глюкозу применяют в антибиотиках и других лекарственных препаратах, в том числе для внутривенных вливаний, и для получения витамина С. Техническая глюкоза находит применение в качестве восстановителя в кожевенном производстве, в текстильном – при производстве вискозы, в качестве питательной среды при выращивании различных видов микроорганизмов в медицинской и микробиологической промышленности.
Наше исследование подходит к завершающему этапу. Все ли пункты плана изучения органического соединения нашли отражение в опорном конспекте? Остались ли не изученные вопросы?
Сформулируйте итоговый вывод по нашему сегодняшнему уроку. Отразите его в опорном конспекте. Оценки
IV. Рефлексивно-оценочный
Работа с опорным конспектом
Ответы учащихся на уроке;
Закрепление изученного на уроке материала.
V. Домашнее задание
Пользуясь учебником и опорным конспектом, подготовиться дать характеристику классу углеводов и глюкозе.
Творческое задание. Составьте схему (таблицу, диаграмму, комикс) применения глюкозы в повседневной жизни человека и в промышленности.
Литература
Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Карцова А.А. Органическая химия. 10 класс. – М.: Просвещение, 2012.
Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Настольная книга учителя химии. 10 класс. – М.: Блик-плюс, 2013.
Грузинов Е.В. Сахар, который мы едим. – Химия: еженедельное приложение к газете “Первое сентября” – №20 – 2015.
