1.Образовательные задачи: продолжить формирование понятия “функциональная группа”, закрепление умения писать реакции, характеризующие окислительные и восстановительные свойства многоатомных спиртов.
2.Воспитательные задачи: формирование умения устанавливать причинно-следственные связи.
3.Задачи развития учащихся: развитие познавательных интересов, выработка умений сравнивать, классифицировать, обобщать изучаемые свойства, преодолевать трудности в учении.
Наглядность и оборудование: таблица №1 “Содержание некоторых жизненно важных веществ и энергетическая ценность пищевых продуктов (на 100 г. продукта)”; таблица №2 “Идентификация органических веществ”; схема 1 “Классификация углеводов”; схема 2 “Циклическое строение глюкозы”; портреты ученых химиков; информационные таблицы.
На столах учащихся лотки для выполнения лабораторных опытов, имеются следующие реактивы: кристаллическая глюкоза, раствор глюкозы, лакмус, раствор МаОН, раствор СиSO4, Аg2О в аммиачном растворе; химическая посуда, спиртовка.
ХОД УРОКА.
1. Вступительное слово учителя:
“Белки, жиры и углеводы,
Пройдут века, эпохи, годы,
К вам мы прикованы на век,
Без вас немыслим человек”.
Углеводы... А это те самые сладости, которые вы так любите, (фрукты, торты, конфеты, варенье, шоколад и т.д., особенно много углеводов содержит виноград). Углеводы жизненно важные вещества, которые необходимы каждому организму. Эти вещества расходуются, и человек должен постоянно пополнять их запасы. Понятно, что 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.
- Обратим внимание на табл. 1. Какие вещества
содержат и богаты углеводами?
Ответ и вывод ученика: Углеводы - обширный класс
природных соединений.
- Обратимся к схеме 1. “Классификация углеводов”. Обратите внимание на происхождение названий. (Прослеживаем аналогию названий с предельными углеводородами: гексоза, пентоза...).
Углеводы часто называют сахаристыми веществами или сахарами. Они могут быть безвкусными, сладкими и горькими.
Историческая справка (готовит ученик).
- Углеводы используются с глубокой древности - самым первым углеводом (точнее смесью углеводов), 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. - Свекловичный сахар в чистом виде был открыт лишь в 1747 г. немецким химиком А. Маргграфом.
- Крахмал был известен ещё древним грекам.
- Целлюлоза, как составная часть древесины, используется с глубокой древности.
6.Термин слова “сладкий” и окончание —оза- для
сахаристых веществ было
предложено французским химиком Ж. Дюла в 1838 г.
Исторически сладость была главным признаком, по которому то или иное вещество относили к углеводам.
- В 1811 г. русский химик Кирхгоф впервые получил
глюкозу гидролизом крахмала, а впервые
правильную эмпирическую формулу глюкозы
предложил шведский
химик Я. Берцемус в 1837 г. С6Н12О6 - Синтез углеводов из формальдегида в
присутствии Са(ОН)2 был произведён
А.М. Бутлеровым в 1861 г.
Вопрос: Глядя на формулы углеводов (схема 1) ответьте - одинаково ли соотношение Н2 и О2 в углеводах и воде?
Ответ: 2:1
На основе этой аналогии русский химик К. Шмидт в 1844 г. предложил термин углевода (углерод и вода), а общая формула углеводов Сn(Н2 О)
Вопрос: Итак, важнейшим представителем моносахаридов является глюкоза. Мы встречались с вами с этим веществом при изучении каких тем в курсе химии? Биологии?
Ответ: химия — альдегиды, спирты.
биология - фотосинтез, строение клетки и д.р.
- Где встречается глюкоза в природе? Организме человека?
- Вспомните, какими способами можно получить глюкозу (Ответ и запись уравнений реакций на доске).
Реакция фотосинтеза.
6СО2 + Н2О хлорофилл С6Н12О6 + 6О2 +Q
Реакция полимеризации.
Гидролиз крахмала (уравнение записывает учитель).
Вопрос: У вас в лотках кристаллическое вещество глюкоза и раствор глюкозы. Охарактеризуйте физические свойства глюкозы, (бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимо в воде, сладкое на вкус, температура плавления 146 С.).
Учитель: Относительная сладость сахара = 1, глюкозы = 0,7.
Молекулярная формула глюкозы С6Н12О6 показывает, что в молекуле должны быть кислородосодержащие, функциональные группы. Прежде чем перейти к строению молекулы, мы с вами проведём лабораторные опыты.
Лабораторные опыты.
Задание 1. Испытайте раствор глюкозы на кислотные свойства лакмусом.
- Результат отрицательный.
Задание 2. Вопрос. - Как опытным путём доказать, что выданное вам вещество - глицерин.
Ответ. Растворяется с раствором Сn(ОН)2 .
Проделайте подобный опыт с раствором глюкозы. Сделайте на основании наблюдений вывод.
Ответ. Вывод: раствор глюкозы приобретает ярко-синее окрашивание подобно тому, как это происходит с глицерином, следовательно, в молекуле глюкозы много спиртовых групп.
Задание 3. Подогрейте полученный ярко-синий раствор. Что наблюдаете?
Ответ. Вывод: при нагревании ярко-синего раствора, мы получили красный осадок, это доказывает наличие альдегидной группы.
Учитель: Сделаем предположение, что в молекуле 1 альдегидная группа, то спиртовых соответственно будет 5. О наличии 5-и гидроксильных групп подтверждает сложный эфир глюкозы, содержащий 5 остатков уксусной кислоты и экспериментально доказывает что все атомы С связаны между собой в прямую цепь. Запишем формулу, выражающую глюкозы:
Установлено, что у третьего атома С группа - ОН расположена иначе, чем у других атомов С и распространённое строение глюкозы выглядит так:
Вывод: таким образом глюкоза - альдегидоспирт, точнее - многоатомный альдегидоспирт.
Установлено, что в растворе глюкозы находится не только её альдегидная форма; но и молекулы циклического строения (см. схема 2),
Превращение молекулы линейного строения в молекулу циклического строения объяснимо, если вспомнить что атомы С могут вращаться вокруг сигма-связей. Альдегидная группа может приблизиться к спиртовой группе 5-го атома С, поскольку атом О2 карбонильной группы несёт на себе частичный - заряд, а атом Н2 спиртовой группы - частично + заряд.
Осуществляется своеобразный химический процесс: происходит разрыв ?-связи карбонильной труппы, к атому О2 присоединяется атом Н25 а атом О2 спиртовой группы с атомом С замыкают цепь. Циклические формы находятся в равновесии, превращаясь ? и ? форму. Таким образом, в водном растворе глюкозы находятся три изомерные формы. Молекула кристаллической глюкозы -а - форма, при растворении в воде - открытая форма, а затем снова циклическая ? -форма. Такая изомерия называется динамической (таутомерия),
- Работа с учебником. Познакомимся с изомером глюкозы - фруктозой. Стр. 127.
(Учащиеся читают абзац, записывают формулу, делают вывод).
- Выяснив строение глюкозы, вернёмся к проделанным лабораторным опытам иопределим некоторые химические свойства. (Учащиеся пользуются таблицей №2).
- Учащиеся делают обоснование и записывают уравнение реакций:
1).
2) Лабораторный опыт.
Вопрос. - Докажите наличие альдегидной группы ещё одним опытом (реакция “Серебряного зеркала”) запишите уравнение реакции:
3). Альдегидная группа может быть восстановлена в спиртовую действием Н2 в присутствии катализатора (реакция ?-связь).
Вопрос: - Какой спирт образовался?
Ответ: Шестиатомный.
Реакции обусловленные наличием в молекуле гидроксильных групп - это:
взаимодействие с карбоновыми кислотами, образуются сложные эфиры;
взаимодействие с гидроксидом меди (II), образуется алкоголят меди (II).
(Уравнения реакции не записываем).
Специфические свойства.
Большое значение имеют процессы брожения глюкозы, происходящие под действием органических катализаторов-ферментов (они вырабатываются микроорганизмами).
- Предлагаем учащимся записать уравнение реакции:
а) спиртовое брожение (под действием дрожжей).
б) молочнокислое брожение (под действием молочнокислых бактерий).
(уравнение записывается с помощью учителя).
в) маслянокислое брожение.
Биологическое значение глюкозы, её применение (сообщение ученика).
Информация учебника (с. 128) + дополнительный материал
Глюкоза - необходимый компонент пищи, один из главных участников обмена веществ в организме, очень питательна и легко усваивается. При её окислении выделяется больше трети используемой в организме энергий ресурс - жиры, но роль жиров и глюкозы в энергетике разных органов различна. Сердце в качестве топлива используется жирные кислоты. Скелетным мышцам глюкоза нужна для “запуска”, а вот нервные клетки, в том числе и клетки головного мозга работают только на глюкозе. Их потребность составляет 20-30% вырабатываемой энергии. Нервным клеткам энергия нужна каждую секунду, а глюкозу организм получает при приёме пищи (+ другая информация + таблица №1).
Вывод по уроку делает учитель совместно с учащимися
(вопросы учебника 1-7 устно с. 137)
Домашнее задание с. 125-129.
Записать химические свойства рибозы, если известно, что она, как и глюкоза альдегидоспирт, имеет подобное строение молекулы и свойства.
Приложения
