Цели и задачи:

 

-образовательные:

ознакомить учащихся с классификацией углеводов и их специфическими химическими свойствами;

 

-воспитательные:

показать распространение углеводов в природе, их биологическую роль, значение и применение в жизни человека.

 

-развивающие:

расширить знания учащихся об органических веществах, их строении и свойствах на примере природных полимеров – крахмала и целлюлозы;

 

 

Тип урока:

Изучение новых знаний.

 

Оборудование:

Мультимедийная доска, проектор, Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, презентация в формате Power point.

 

Методы и приемы:

Информационный, здоровьесберегающий, развития критического мышления, рассказ учителя, составление опорного конспекта.

 

 

 

План урока:

 

 

I. Организационный момент.

 

II. Мотивация познавательной деятельности.

 

III. Актуализация опорных знаний и умений.

 

IV. Изучение нового материала.

 

V. Закрепление полученных знаний.

 

VI. Итог урока.

 

VII. Домашнее задание.

 

 

 

 

 

 

Ход урока:

 

1. Организация класса. Эмоциональный настрой.

 

Учитель:

-Добрый день, дорогие ребята! Наш сегодняшний уроке мне хотелось бы посвятить одному классу соединений, без которых жизнь на планете Земля существовала бы, наверное, совершенно в другом виде и качестве. Один из представителей этого класса соединений – это первое, с чего начинается жизнь любого млекопитающего, а так же и человека! Сегодня мы с вами продолжим дальнейшее изучение химии - этой удивительной науки и познакомимся с крупным классом органических соединений – углеводами.

 

2. Мотивация учебной деятельности.

 

Учитель:

- Люди познавали природу с древнейших времен. Человек изучал свойства веществ, пытался изменить их таким образом, что бы они принесли ему как можно больше пользы и выгоды. При этом он смешивал, подвергал обработке огнем, измельчал и растворял различные вещества, при этом получая новые соединения. Но в природе естественным путем, задолго до появления самого человека, образовались такие вещества, которые не нуждаются в дополнительной обработке и доработке, что бы приносить максимум пользы. К этим веществам относится мед, который добывали пчелы для собственных нужд и которым так любят лакомиться медведи, крахмал – природный полимер, который является ценным питательным продуктом, гликоген – естественное резервное вещество животных, которое превращается в глюкозу по мере ее расходования в клетке, целлюлоза – основа хлопка и древесины деревьев. Человек научился получать и использовать в своих нуждах вещества, которыми так богата природа. А позже человек достиг такого прогресса, что начал изучать окружающие его вещества.

 

III. Актуализация опорных знаний:

 

Учитель:

- Но, прежде чем мы приступим к изучению нового материала, давайте вспомним, какие вещества называются жирами?

 

Ученик:

-Жиры – это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших карбоновых кислот алифатического ряда.

 

Учитель:

- Хорошо. Следующий вопрос. Какова классификация жиров?

 

Ученик:

-По происхождению жиры классифицируются на животные и растительные. Животные жиры всегда твердые из-за большого процентного содержания в них предельных карбоновых кислот. Исключением является рыбий жир. Жиры животного происхождения можно так же классифицировать на протоплазматический (внутриклеточный) и запасной (образующий жировую ткань). Жиры растительного происхождения, или масла, всегда имеют жидкое агрегатное состояние из-за большого процента непредельных карбоновых кислот в своем составе. Исключением являются кокосовое и пальмовое масла.

 

Учитель:

-Хорошо. Скажите, пожалуйста, каковы основные химические свойства жиров?

 

Ученик:

- Все жиры подвергаются гидролизу. Гидролиз жиров может быть щелочным – он используется для получения мыла и кислотным.

 

Учитель:

-Хорошо. Перед вами представлены изображения кофейных зерен, палочек корицы, кусочков тростникового сахара, меда и молока. А теперь скажите мне ,пожалуйста, что объединяет все продукты, которые представлены на слайде с темой урока и жиры?

 

Ученик:

- Как и жиры, все эти продукты – естественного происхождения – зерна кофе, сахар, корица, шоколад - получены из растительных организмов, а мед и молоко- продукты животного происхождения.

 

Учитель:

-Верно. Таким образом, можно сказать, что мы с вами изучаем естественные источники пищевых продуктов, которые несут огромную пользу для поддержания здоровья человеческого организма.

 

IV. Изучение нового материала:

 

Учитель:

-Итак, темой нашего сегодняшнего урока являются углеводы. Как всегда, вашим заданием будет самостоятельное ведение в тетради конспекта нашего урока .

Что же они собой представляют, какие функции выполняют?

Углеводы – полифункциональные соединения, природные органические вещества, молекулы которых содержат альдегидо – и кетоно- гуппы, а так же функциональную группу -ОН.

Общая формула углеводов : Сn (H2O)m

К основным функциям углеводов можно отнести следующие:

1. Энергетическая – при расщеплении 1 грамма углевода выделяется 17,6 кДж. Энергии.
2. Структурная – входит в состав клеточных структур. В клетках растений образует клеточную стенку.
3. Запасающая – природные полимеры крахмал и гликоген являются естественными резервами органических веществ в организмах растений и животных.

 

Учитель:

- Углеводы ,в частности, крахмал, были одними из первых веществ, известных человеку – в Древней Греции, на заре ее рассвета, крахмал использовался как клейкое вещество, а самым первым углеводом, с которой познакомился человек, был мёд.

Родиной сахарного тростника является северо-западная Индия - Бенгалия. Европейцы познакомились с тростниковым сахаром благодаря походам Александра Македонского в 327 г. до н.э.

Учитель:

- В XIX веке были совершены крупнейшие открытия в органической химии, и в частности, он касался и углеводов. Свекловичный сахар в чистом виде был открыт лишь в 1747 г. немецким химиком А. Маргграфом. В 1811 г. Русский химик Киргхгоф впервые получил глюкозу гидролизом крахмала. Впервые правильную эмпирическую формулу глюкозы предложил шведский химик Я. Берцеллиус в 1837 г. Синтез углеводов из формальднгида в присутствии гидроксида кальция был впервые произведен А.М. Бутлеровым в 1861 г.

 

Учитель:

- Классификация углеводов (или сахаридов) довольно обширна, их можно разделить на простые и сложные. Сложные, в свою очередь, на дисахариды и полисахариды.

К простым углеводам относятся пентозы (С5) – рибоза и дезоксирибоза и гексозы (С6) - глюкоза, фруктоза, галактоза.

Молекулы дисахаридов состоят из двух молекул моносахарид – их общей формулой является С12Н22О11,т.е. они объединяют две молекулы гексозы. На пример: сахароза, лактоза, мальтоза. И полисахариды с общей формулой Сх(Н2О)у состоят из полигексоз, к ним относятся такие полимерные соединения как крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин. Чем выше молекулярная масса углевода, тем менее он растворим в воде и менее сладок на вкус.

 

Учитель:

- На следующем слайде вы видите представителей каждого класса углеводов и их названия, которые зачастую используются в быту, а так же продукты их гидролиза. На пример, глюкозу чаще называют виноградный сахар, сахарозу – свекловичный и тростниковый сахар, лактозу – молочный сахар, оба этих дисахарида гидролизуются на две молекулы моносахаридов. Все полисахариды, за исключением хитина, гидролизуются на большое количество молекул моносахаридов. Их общей формулой является (С6Н10О5)n

 

Учитель:

- На следующем слайде вы видите структуру – строение молекул углеводов. Как вы уже заметили, эти соединения состоят из углерода, водорода и кислорода и входят в состав крупных структур – носителей наследственной информации - ДНК и РНК.

 

Учитель:

-А без этих природных соединений сладкоежки просто не представляют себе чаепития! На слайде вы видите структурные формулы гексоз – глюкозы, фруктозы, галактозы.

 

Учитель:

- Моносахариды – это органические соединения со смешенными функциями либо альдегидов и многоатомных спиртов, либо кетонов и многоатомных спиртов. Они имеют один или более ассиметрический С-атом. Это приводит к тому, что углеводы обладают оптической изомерией (разновидность пространственной). Это способность раствора углевода вращать плоскость поляризованного света по- либо против часовой стрелки.D – изомеры –правовращающие, L – изомеры – левовращающие. Глюкоза — это виноградный сахар - один из самых распространенных моносахаридов, важнейший источник энергии для всех видов работ, происходящих в клетке . Эта энергия выделяется при окислении глюкозы в процессе дыхания, мономер многих олигосахаридов и полисахаридов, необходимый компонент крови. Следующие представители углеводов – дисахариды. Молекулы дисахаридов состоят из двух остатков моносахаридов, соединённых друг с другом за счёт взаимодействия гидроксильных групп (двух полуацетальных или одной полуацетальной и одной спиртовой). Сахароза (пищевой сахар) в большом количестве содержится в сахарной свекле и сахарном тростнике.

 

Учитель:

-Одним из наиболее важных, полезных и распространенных представителей дисахаридов является мальтоза - солодовый сахар.

Мальтозу можно получить при гидролизе крахмала под действием ферментов, содержащихся в солоде. Ее структурная формула похожа на структурную формулу сахарозы. Получать ее можно при гидролизе крахмала под действием ферментов, содержащихся в солоде.

 

Учитель:

-Так же к дисахаридам относятся сахароза - свекловичный или тростниковый сахар, а так же лактоза - молочный сахар - гидролизуются на 2 молекулы моносахаридов . Сахароза в желудочно-кишечном тракте распадается на глюкозу и фруктозу. Сахароза — наиболее распространенный сахар. Источники сахарозы: сахарная свекла (14-18%) и сахарный тростник (10-15%). Содержание сахарозы: в сахарном песке — 99,75%, в сахаре-рафинаде — 99,9%. Имя немецкого химика и металлурга А. Маргграфа тесно связано с производством сахара из свеклы. Он был одним из первых исследователей, применивших в своих химических исследованиях микроскоп, при помощи которого им были обнаружены кристаллы сахара в свекольном соке в 1747 году.

Сахароза обладает способностью превращаться в жир. Избыточное поступление этого углевода в пищевом рационе вызывает нарушение жирового и холестеринового обмена в организме человека, оказывает отрицательное воздействие на состояние и функцию кишечной микрофлоры, повышая удельный вес гнилостной микрофлоры, усиливая интенсивность гнилостных процессов в кишечнике и, как следствие, вызывая интоксикацию всего организма. Избыточное количество сахарозы в питании детей приводит к развитию кариеса зубов.

Лактоза — углевод животного происхождения. При гидролизе расщепляется на глюкозу и галактозу. Гидролиз протекает медленно, ограничивая процесс брожения, что имеет большое значение в питании детей грудного возраста. Поступление лактозы в организм способствует развитию молочнокислых бактерий, подавляющих развитие гнилостных микроорганизмов. Лактоза в наименьшей степени используется для жирообразования и при избытке не повышает содержание холестерина в крови. Источник лактозы: молоко и молочные продукты, в которых содержание этого дисахарида может достигать 4-6%.

Лактоза – кристаллический молочный сахар, была получена из молока млекопитающих еще в XVII в. Лактоза является менее сладким дисахаридом, нежели сахароза.

Теперь ознакомимся с углеводами, имеющими более сложное строение – полисахаридами.

Полисахариды – высокомолекулярные углеводы, молекулы которых состоят из множества моносахаридов. Крахмал – резервный полисахарид многих растений. В промышленности его получают из картофеля. По физическим свойствам он представляет собой белый порошок, скрипучий на ощупь.

 

Учитель:

-Целлюлоза и крахмал имеют растительное происхождение. Они образуются из молекул глюкозы в результате поликонденсации. Молекулы крахмала могут иметь как линейный, так и разветвленный тип строения, молекулы целлюлозы – только линейный.

Учитель:

- Скажите, пожалуйста, в каком разделе биологии вы встречались с термином целлюлоза?

Ученик:

-Различные функции эти полисахариды имеют в растительной клетке. Крахмал служит запасным питательным веществом, целлюлоза выполняет структурную и строительную функции. Стенки растительных клеток построены из целлюлозы. Целлюлоза (клетчатка) широко распространена в природе, из нее построены ткани растений, клеточные стенки растительных клеток. Древесина так же состоит из целлюлозных нитей.

Учитель:

- Совершенно верно! Спасибо.

В быту мы можем сталкиваться с целлюлозой в виде ваты и фильтровальной бумаги – это наиболее чистые формы целлюлозы (до 96%).

 

Учитель:

- Еще один представитель полисахаридов – гликоген, известен всем благодаря своей способности откладываться в клетках печени и на стенках сосудов, уменьшая, тем самым, их просвет и провоцируя возникновение гипертонии и атеросклерозов сосудов и сердца. Гликоген – животный крахмал, который откладывается в печени и является резервным веществом в организме человека и животных.

 

 

V.Закрепление нового материала:

 

Учитель:

-А сейчас ответьте, пожалуйста, на такой вопрос: какая реакция является качественной на многоатомные спирты? Какими внешними факторами она сопровождается?

Ученик:

- Качественной реакцией на многоатомные спирты является их реакция с голубым раствором купрум (II) гидроксидом, при этом образуется желтый осадок.

 

Учитель:

-Совершенно верно! А сейчас я проведу эксперимент взаимодействия раствора глюкозы с гидроксидом меди (II). Вашим заданием будет сделать вывод, к какому же классу соединений относится глюкоза. Внимание, пожалуйста.

Эксперимент 1.

В пробирку со свежеосажденным раствором сульфата меди (II) я доливаю 5 мл. раствора глюкозы и немного прогреваю. Как вы можете наблюдать, раствор окрашивается в ярко-синий цвет. Как вы думаете, что произошло в растворе?

Ученик:

- Я думаю, что глюкоза растворила гидроксид меди (II) и в этом случае она ведет себя, как многоатомный спирт.

 

Учитель:

- Абсолютно верно! В состав молекулы глюкозы входят 5 гидроксильных групп -ОН.

 

-Какой вывод вы можете сделать из увиденного?

 

Ученик:

- Глюкоза – многоатомный спирт. Она дает качественную реакцию на гидроксид меди (II).

Эксперименты 2 и 3.

 

Учитель:

-Молодцы! Правильно! А сейчас давайте посмотрим еще два эксперимента.

Я нагрею раствор из эксперимента № 1. Что вы наблюдаете?

-Какой вывод вы можете сделать из увиденного?

 

Ученик:

- При нагревании цвет раствора начал изменяться – сначала образовался желтый осадок Сu2O , который теперь преобразуется в крупные кристаллы красного цвета, я думаю, CuO. Глюкоза при этом окисляется до глюконовой кислоты.

 

Учитель:

-Молодцы !Правильно!

А теперь мы посмотрим взаимодействие раствора глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра. Вашим заданием будет сделать вывод, к какому классу соединений можно отнести глюкозу, исходя из этих реакций.

Для этого я использую аммиачный раствор оксида серебра (I) и прогрею раствор. Как вы можете наблюдать, на стенках пробирки образовался осадок чистого серебра и она приобрела свойства зеркала.

 

А теперь давайте вспомним, как называются соединения , содержащие в молекуле несколько функциональных групп?

 

Ученик:

-Такие соединения называются полифункциональными.

 

Учитель:

-Абсолютно верно! Таким образом, мы опытным путем установили и доказали, что углеводы и , в частности, глюкоза, являются бифункциональными соединениями – то есть, соединениями со смешанными функциями альдегидов и многоатомных спиртов. А теперь следующее задание. На основе молекулярной формулы глюкозы и проведенных экспериментов предложите возможную структурную формулу глюкозы.

 

 

Учитель:

-Сравните свои ответы и правильный ответ на доске. А теперь следующее задание. Предложите варианты расположения пяти групп -ОН в молекуле глюкозы.

 

Учитель:

-Сравните свои ответы и правильный ответ на доске, внимание на доску, пожалуйста:

 

VI. Итог урока:

 

Учитель:

-А сейчас вы можете увидеть расположение гликозидного гидроксила в молекулах D – изомеров и L – изомеров.

Выводом к увиденному можно записать следующие положения :

-глюкоза является бифункциональным соединением – альдегидоспиртом.

-существует в виде циклических форм.

 

Учитель:

-Таки образом, мы можем сделать вывод, что химические свойства глюкозы будут различными по –ОН группе, по СОН – группе и специфическими, исключительными свойствами глюкозы. С ними мы сейчас и познакомимся. Внимание на доску, пожалуйста:

1) Спиртовое брожение:

С6Н12О6 = 2Н3С – СН2ОН + 2 СО2

этиловый спирт

2) Молочнокислое брожение:

С6Н12О6 = 2Н3С – СНОН-СООН

молочная кислота

3) Маслянокислое брожение:

С6Н12О6 = С3Н7СООН + 2Н2 +2 СО2

 

Учитель:

 

- А сейчас познакомьтесь, пожалуйста с последствиями избытка и недостатка углеводов в рационе человека. Внимание на доску, пожалуйста.

На долю углеводов приходится около 80% сухого вещества растений и около 20% животных.

Пища человека примерно на 70% состоит из углеводов.

Недостаток углеводов в пище вреден и приводит к тому, что в организме начинается усиленное использование энергетических возможностей белков и жиров. В этом случае резко увеличивает количество продуктов их расщепления, вредных для человека.

Избыток углеводов в пище вреден и приводит к ожирению. Обильное потребление сахара отрицательно сказывается на функции кишечной микрофлоры, приводит к нарушению обмена холестерина и повышению его уровня в сыворотке.

 

Учитель:

 

-Таким образом, на сегодняшнем уроке мы с вами познакомились с историей открытия углеводов, их классификациями, химическим строением, физическими свойствами, функциями и значением в природе и жизни человека, опытным путем доказали принадлежность глюкозы к двум различным классам органических соединений, узнали об общих и специфических свойствах глюкозы.

 

VII. Домашнее задание.

 

Учитель:

-Запишите домашнее задание, пожалуйста. Выучить конспект, прочесть параграфы 31,32.

 

Решить задачу:

При нагревании метанола массой 2,4 г. и уксусной кислоты массой 3,6 г. получен метилацетат массой 3,7 г. Определите массовую долю выхода эфира.

 

- Спасибо за внимание! До свидания!

 

 

Приложения: