Цели:
- Образовательные:
- дать общее понятие об углеводах, их биологической роли, классификации;
- обосновать строение молекулы глюкозы, опираясь на ранее полученные знания о функциональных группах;
- систематизировать знания учащихся о качественных реакциях на функциональные группы: гидроксильную, альдегидную и карбоксильную;
- закрепить знания составлять структурные формулы органических веществ и общие формулы изученных классов кислородсодержащих орг. соединений;
- учить чётко и грамотно выражать свои мысли, максимально использовать знания, полученные при изучении биологии;
- закрепить химические свойства о многоатомных спиртах, альдегидах, карбоновых кислотах.
- Развивающие:
- обеспечить эмоциональное восприятие происходящего, создавая в ходе урока ситуации, вызывающие удивление, интерес;
- создать условия для развития логического мышления учащихся , умения анализировать, сравнивать, делать выводы;
- формировать умения выделять главное, существенное, логически излагать материал, а также умений применять полученные знания на практике при выполнение хим. эксперимента, решать экспериментальные и расчётные задачи;
- расширение знаний об изомерах на примере глюкозы и фруктозы;
- умение работать с тестами, проводить опыты, опираясь на знания по ТБ.
- Воспитывающие:
- формирование целостного представления о взаимосвязи химических и биологических процессов в живых организмах;
- развивать представления о причинно-следственных связях явлений, познаваемости мира;
- воспитывать аккуратность и наблюдательность при выполнении практических опытов;
- развивать самостоятельность, волю, умение преодолевать трудности в учении.
Оборудование: на столе обучающихся: штатив с пробирками, держатель для пробирок, спички, спиртовка, лакмус, растворы – глюкозы, сульфата меди, гидроксида натрия, глицерина; на столе учителя – магний, глюкоза кристаллическая, шаростержневая модель молекулы глюкозы.; дидактические карточки (тест). Компьютер, проектор, презентация для урока
Эпиграф к уроку: «Знания не проверенные опытом, матерью всякой достоверности, бесплодны и полны ошибок» (Леонардо да Винчи)
(Приложение 1, слайд 2)
ХОД УРОКА
Учитель: (читает стихотворение)
Наливаешь крепкий чай,
Хорошенько сахарозу
В чашке ложкой размешай.
Виноградную глюкозу,
И медовую фруктозу,
И молочную лактозу
Любят взрослый и малыш.
Но крахмалом и клетчаткой,
Что совсем-совсем несладки,
Тоже нас не удивишь.
Так устроена природа –
Это тоже… (отвечают учащиеся)
– Сегодня на уроке, как вы поняли из
стихотворения, мы приступаем к изучению такого
класса органических соединений как углеводы.
Данные соединения были рассмотрены в курсе
биологии. Давайте вспомним, какова их
биологическая роль
Вам на дом было дано задание: подготовить
сообщение на эту тему.
(Сообщение учащихся «Биологическая роль
углеводов»)
Углеводы – важные химические соединения.
На данном уроке будут рассмотрены следующие
вопросы: (Приложение 1,
слайд 3)
1. Классификация углеводов
2. Глюкоза – важнейший представитель
углеводов-моносахаридов
3. Обоснование химического строения глюкозы
4. Изомерия углеводов на примере глюкозы.
Углеводы в зависимости от их строения можно подразделить на моносахариды, дисахариды,полисахариды. (Приложение 1, слайд 4)
В молекулах моносахаридов может содержаться от четырёх до десяти атомов углерода. Название всех групп моносахаридов, а также названия отдельных представителей оканчивается на – «оза». Поэтому в зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахариды подразделяют на тетрозы, пентозы ,гексозы и т.д. Наибольшее практическое значение имеют гексозы и пентозы. Дисахариды состоят из остатков двух моносахаридов. К ним относятся, например, фруктоза рибоза, глюкоза. Полисахариды состоят из большого числа остатков моносахаридов. К ним относятся хорошо вам знакомые крахмал и целлюлоза.
Углеводы – группа
природных кислородсодержащих
органических соединений – получили своё
название в связи с тем, что вначале казалось,
будто бы все эти соединения имеют
состав, выражаемый в общем виде
формулой – Сn(Н2О)m (Приложение
1, слайд 5), т.е. они как бы
состояли из углерода и воды.
Название углеводы закрепилось, хотя и
противоречит истине: например, формальдегид или
уксусная кислота не являются углеводами, хотя их
состав отвечает этой общей формуле. (Учащиеся
у доски записывают структурные и молекулярные
формулы данных соединений).
Кроме того, позднее были обнаружены углеводы,
не отвечающие этой формуле, но бесспорно, по
другим признакам относящиеся к данному классу
веществ.
Дело, таким образом, не в составе, а в проявляемых
свойствах, тесно связанных с химическим
строением.
Чтобы исследовать вещество, его надо получить в чистом виде. Так, чистая глюкоза – вещество белого цвета, плавится при температуре около 150o С, хорошо растворяется в воде, сладкое на вкус. Многие из вас, вероятно, употребляли таблетки глюкозы. Они подтверждают, что глюкоза – вещество сладкое, но сахар слаще в два раза.
Анализом установлен количественный состав глюкозы: На основании этих данных вывести молекулярную формулу молекулы глюкозы:
м.д. С – 40%, м.д. Н – 6,7%, м.д. О – 53,3% (Приложение
1, слайд 6)
М (глюкоза)= 180 г/моль Вывести молекулярную
формулу глюкозы.
Дано: Решение:
% (С) = 40% (0,4)
М(глюкоза) = 180 г/моль 1) х : у : z = 0,4/12 : 0,067/1 : 0,533/16
х : у : z = 0,033 : 0,067 : 0,033
формула = ? х : у : z = 1 : 2 : 1 ––> СН2О
2) n = М(глюкоза) / М(СН2О)
n = 180 / 30 = 6 ––> С6Н12О6Ответ: формула – С6Н12О6
Беседа
– О чём говорит наличие шести атомов кислорода в молекуле глюкозы?
1. Проблемная ситуация
2. Анализ проблемы, актуализация знаний обучающихся
Ученик: (предполагаемый ответ) Так как в состав входит кислород, следовательно, это кислородсодержащее вещество. Нами были изучены такие кислородсодержащие вещества как спирты, альдегиды, карбоновые кислоты. Поэтому можно предположить, что в состав глюкозы могут входить или гидроксильные группы, или альдегидная группа, или карбоксильная группа.
Учитель: давайте вспомним и запишем общие формулы названных кислородсодержащих соединений.
Ученик у доски записывает общие формулы данных классов соединений.
3. Организация информационного поиска
Учитель: Химическое строение вещества можно выяснить, изучив его химические свойства. С чего мы начнём наши исследования?
Ученик: (предполагаемый ответ) Прежде всего, можно предположить наличие карбоксильных групп, что можно проверить, прилив лакмус.
Лабораторный опыт
Учащиеся приливают лакмус к раствору глюкозы и делают вывод, что глюкоза не содержит карбоксильной группы.
Учитель: демонстрирует реакцию с весьма активным металлом магнием: глюкоза не реагирует с металлическим магнием.
4. Планирование эксперимента и обоснование выбранного плана решения проблемы
Ученик: (предполагаемый ответ) Можно предположить наличие гидроксильных групп, характерных для многоатомных спиртов, т.к. в молекуле глюкозы много кислорода. Для этого необходимо осуществить реакцию с гидроксидом меди (II) при обычной температуре. Если образуется ярко-синий раствор – то это говорит о том, что данное соединение является многоатомным спиртом.
Учитель: Какие многоатомные спирты мы изучили?
(Ученик у доски записывает структурную формулу глицерина)
Учитель: Давайте ваши гипотезы проверим на опыте.
Лабораторный опыт: взаимодействие
глицерина и глюкозы с гидроксидом меди.
Проделав опыт, делают вывод, что глюкоза –
многоатомный спирт.
Учитель: Экспериментально доказали, что один моль глюкозы реагирует с 5 моль уксусной кислоты с образованием сложного эфира. Следовательно, глюкоза – пятиатомный спирт.
Учитель: пять атомов кислорода входят в состав гидроксильных групп, остается ещё один атом кислорода. Каковы ваши предположения?
Ученик: (предполагаемый ответ) Реакцию с гидроксидом меди дают и альдегиды, но только при нагревании и результат здесь будет другой – образуется красный осадок оксида меди (I)
Ученики выдвигают гипотезы, которые затем проверяют с помощью лабораторных опытов по взаимодействию глюкозы с гидроксидом меди (II) при нагревании.
Учитель: Что же можно сказать о хим. строении молекулы глюкозы?
На основании результатов выполненных лабораторных опытов они делают вывод, что глюкоза – многоатомный спирт и альдегид одновременно, или точнее многоатомный альдегидоспирт. На основании выводов практической работы записать структурную формулу молекулы глюкозы (ученик у доски записывает структурную формулу глюкозы).
6. Обработка результатов, формулирование выводов
Ученик: (предполагаемый ответ) Так как альдегидная группа должна быть в конце углеродной цепи, две гидроксильные группы не могут находиться у одного атома углерода, а все атомы углерода в молекуле связаны между собой в прямую цепь, химическое строение молекулы глюкозы можно выразить такой формулой: (Приложение 1, слайд 7)
Учитель: Часто мы будем прибегать к сокращённой формуле молекулы глюкозы: (учащиеся записывают) (Приложение 1, слайд 8)
Целый ряд экспериментов и наблюдений привёл к тому, что молекулы глюкозы могут существовать и в иной, циклической форме. Именно из таких молекул состоит кристаллическая глюкоза, в растворе которой находятся молекулы открытого и циклического строения. Каким же образом может произойти образование цикла?
Для выяснения этого вопроса открыли учебник стр. 133 и подготовили ответ на вопрос: Как происходит образование циклической формы молекулы глюкозы?
Ответ обучающегося: (Приложение 1, слайд 9) Образование циклической формулы глюкозы. В результате свободного вращения атомных групп вокруг связи С – С и сближения гидроксила пятого углеродного атома с карбонильной группой происходит присоединение водорода к кислороду карбонильной группы, а кислорода – к первому углеродному атому – возникает циклическая молекула.
Учитель: Англичанин Хеуорс,
получивший за цикл работ по углеводам в 1937 г.
Нобелевскую премию, предложил так называемые
перспективные формулы глюкозы, в которых
учитывается и химическое строение, и
пространственное расположение атомов в молекуле.
При этом гидроксильная группа может оказаться по
ту или иную сторону плоскости цикла –
соответственно образуются 
- и 
-формы
циклической глюкозы. (Приложение
1, слайд 10)
Учитель: молекулярному составу С6Н12О6 соответствует много веществ различного строения: например, фруктоза в открытой форме имеет строение:
(Приложение 1, слайд 11)
Фруктоза намного слаще глюкозы, не даёт реакций
альдегидной группы глюкозы, плавится при более
низкой температуре. Тем самым ещё раз
подтверждается, что свойства веществ – это
функция их химического строения.
Как называются такие вещества, имеющие одну
молекулярную формулу, но различное строение? (Ответ
учащихся)
Закрепление материала
Работа с тестом. Ученикам раздаются карточки с тестами, по окончании – проверка результатов с помощью компьютера. (Приложение 1, слайд 12)
Подведение итогов урока, обращение к эпиграфу урока, выставление отметок.
Домашнее задание: § 32 (стр.131-134), повторить химические свойства многоатомных спиртов и альдегидов, подготовить сообщение на тему: «Превращение углеводов в организме человека» (Приложение 1, слайд 13)
Тест по теме «Углеводы. Глюкоза»
Выбрать один ответ из четырёх:
1. Глюкоза относится к:
1) дисахаридам;
2) моносахаридам;
3) полисахаридам;
4) карбоновым кислотам.
2. Глюкоза по хим.строению является
1) одноатомным спиртом;
2) альдегидом;
3) многоатомным спиртом;
4) многоатомным альдегидоспиртом.
3. Молекулярная формула глюкозы
1) СН3СООН;
2) С6Н12О6;
3) С12Н22О11;
4) НСОН.
4. Изомером глюкозы является
1) сахароза;
2) фруктоза;
3) лактоза;
4) крахмал.
5. При взаимодействии глюкозы с гидроксидом меди (II) при нагревании образуется
1) красный осадок;
2) ярко-синий раствор;
3) синий осадок;
4) красный раствор.
6. Глюкоза образует циклические формы
1) только
2)
3) только
4) не образует.
7. Глюкоза как альдегид вступает в реакцию с
1) гидроксидом меди (II) при нагревании;
2) магнием;
3) гидроксидом меди (I) при нагревании;
4) гидроксидом меди (II) при комнатной температуре.
8. Глюкоза как многоатомный спирт вступает в реакцию с
1) гидроксидом меди (II) при комнатной температуре;
2) магнием;
3) гидроксидом меди (I) при нагревании;
4) гидроксидом меди (II) при комнатной температуре.
9. Пи взаимодействии глюкозы с гидроксидом меди (II) при комнатной температуре образуется
1) синий осадок;
2) красный осадок;
3) ярко-синий раствор;
4) красный раствор.
10. Кристаллическая глюкоза содержит молекулы
1) с открытой цепью атомов;
2) циклического строения;
3) альдегидная и циклическая формы.