«Открытый урок»
Будкова Лариса Васильевна

Углеводы. Глюкоза

30.01.2011

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)
% (Н) = 6,7% (0,067)         СхНуОz
% (О) = 53,3% (0,533)
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 ––> С6Н12О6

Ответ: 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 -форма;
2) и -формы;
3) только -формы;
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.

aid: 590401