Цели урока. Рассмотреть важнейшие полисахариды: крахмал и целлюлозу в сравнении их строения, свойств, применения и значения в природе.
Оборудование: медиапроектор, экран, ПК; крахмал и крахмальный клейстер, йодная настойка, пипетка, пробирки. У учащихся на каждой парте: вата, лупа, держатель, спички, пипетка, йодная настойка.
Ход урока
1. Организационный момент.
2. Проверка домашнего задания.
2.1 Что такое углеводы?
2.2 Что такое моносахариды? Приведите примеры.
2.3 Назовите формулу глюкозы.
2.4 Какие вещества относят к дисахаридам? Почему?
2.5 Назовите формулу сахарозы.
Углеводы. Химический диктант.
- Вещество при обычных условиях твердое, кристаллическое, сладкое.
- Хорошо растворяется в воде.
- Получают в промышленности гидролизом природного сырья.
- Получают в промышленности искусственно.
- Реагирует с аммиачным раствором оксида серебра.
- Реагирует со свежеприготовленным гидроксидом меди в щелочной среде.
- “Осветляет” известковое молоко.
- Может образовывать сложные эфиры.
- Может подвергаться гидролизу.
- Применяется в производстве зеркал.
- Используется в качестве пищевого продукта.
- Используется как лекарственный препарат.
- Свойства вещества проявляется при хлебопечении.
- Используется в производстве карамели.
Проверка диктанта, типичные ошибки.
Актуализация знаний.
Понятие о полисахаридах.
Ежедневно сталкиваясь со множеством бытовых предметов, продуктов питания, природных объектов, продуктов промышленного производства, мы не задумываемся о том, что все вокруг есть и индивидуальные химические вещества или совокупность этих веществ. Любое вещество обладает собственной структурой и свойствами. Человек с момента своего появления на Земле употреблял растительную пищу, содержащую крахмал, использовал для своих нужд древесину и другие растительные объекты, состоящие главным образом из другого природного полисахарида — целлюлозы. Затем научился выделять и перерабатывать природные полимеры, получая из них ценные вещества, материалы, продукты: бумагу и ткани, муку и патоку, спирт и древесный уголь. И только в начале XIX в. стало возможным изучение химического состава природных высокомолекулярных веществ, строения их молекул. В этой области были сделаны важнейшие открытия.
Некоторые углеводы представляют собой природные полимеры, состоящие из многих сотен и даже тысяч моносахаридных звеньев, входящих в состав одной макромолекулы. Поэтому такие вещества получили название полисахариды. Наиболее важными среди полисахаридов являются крахмал и целлюлоза. Оба они образуются в растительных клетках из глюкозы, основного продукта процесса фотосинтеза.
Наша задача сегодня – рассмотреть физические и химические свойства крахмала и целлюлозы, сравнить их состав и строение.
Таблица на доске (по мере определения характеристик, учитель записывает их на доске). Учащиеся, отвечают на вопросы – заполняют таблицу, проводят опыты.
| Крахмал. | Целлюлоза. | |
| Нахождение в природе(из личного опыта). | Картофель (20%), пшеница, кукуруза (70%), рис (80%). | Древесина, лен, конопля (60%), хлопок (98%). |
| Физические свойства (Э1). | Белый порошок, хрустит при трении – невысокая механическая прочность, нерастворим в холодной воде, частично растворим в воде горячей. | Белое волокнистое вещество, имеет высокую механическую прочность, нерастворимо в горячей и холодной воде, хорошо впитывает воду. |
| Состав. | (С6Н10О5)n | (С6Н10О5)n |
| Строение. | Состоит из остатков – глюкозы. Амилоза – линейная спираль, амилопектин имеет разветвленную структуру. |
Состоит из остатков β –глюкозы. Линейные молекулы, образующие волокна за счет водородные связей. |
| Химические свойства. | См Э2 | |
| Биологическая роль. | Запасной питательный материал, источник углеводов (глюкозы). | Стенки клеток, питательное вещество животных. |
| Применение. | Пищевая – глюкоза, патока, спирт. Медицина – мази, присыпки, лекарственные препараты для лечения заболеваний ЖКТ. Текстильная – крахмаление белья (защитная пленка, препятствующая загрязнению). |
Древесина – опилки (глюкоза, спирт), бумага,
искусственное волокно (вискоза, ацетатное). Текстильная – хлопок, лен (нити, ткани). Нитрование – фотопленка, нитролаки, бездымный. порох |
Физические свойства.
Эксперимент 1 (Э 1)
- Цвет, внешний вид, форма.
- Механическая прочность. Скрутите клочок ваты в жгут и попробуйте разорвать его (волокно). Разотрите пальцами комок крахмала. Что напоминает услышанный звук? Что вы можете сказать о механической прочности этих веществ?
- Растворимость в воде (холодной, горячей). (Растворить в холодной воде, нагреть.)
Состав молекул.
На предыдущих уроках мы говорили о составе полисахаридов. Давайте вспомним, какой состав имеют крахмал и целлюлоза. Почему же имея одинаковый состав, эти вещества обладают столь разными свойствами? (имеют разное строение).
Строение молекул.
Давайте разберемся со строением полисахаридов. Почему эти вещества называются полисахаридами? Из остатков какого моносахарида они состоят? Какие формы глюкозы вы знаете? Какие будут участвовать в образовании полисахаридов? Вспомните, чем отличаются друг от друга -глюкоза и β-глюкоза? (Положение гидроксогруппы у первого атома углерода.)
Слайд 1, слайд 2.
Соединяясь в друг с другом в длинные цепочки остатки глюкозы образуют длинные молекулы, которые в пространстве ведут себя по-разному. Таблица. Например, молекулы целлюлозы, образованные остатками β-глюкозы, образуют линейные цепочки. Между соседними гидроксогруппами образуются водородные связи (напомнить), благодаря которым и формируются волокна. Именно водородные связи обуславливают высокую механическую прочность целлюлозы и ее нерастворимость в воде. Крахмал представляет собой смесь двух полисахаридов – амилозы и амилопектина. Они оба образованы остатками -глюкозы, но амилоза получена при участии 1 и 4 атомов углерода (получается линейная молекула), а в образовании амилопектина участвуют 1 и 6 атомы углерода и образуется разветвленная древовидная структура.
Химические свойства. Эксперимент 2.
Разное строение приводит и к разным свойствам.
1. Взаимодействие с йодом. Рассмотрим специфическое свойство крахмала – взаимодействие с йодом. В пробирку поместите 30 капель крахмального клейстера и 30 капель воды. Добавьте 2 капли спиртовой настойки йода. Что наблюдаете?
Таблица. Молекула амилазы свернута в спираль, внутри которой имеется канал. Именно в этом канале располагаются молекулы йода и удерживаются за счет притяжения и образования слабых связей между йодом и крахмалом. Нагрейте пробирку с раствором. Что наблюдаете? Окраска исчезает, потому что разрушаются связи. После охлаждения связи восстанавливаются, окраска появится вновь.
2. Горение (окисление).
Горение ваты (занимательный опыт).
Оборудование: фарфоровая чашка, перманганат калия (крист.), серная кислота (конц.), хлопковая вата.
Ход работы: в фарфоровую чашку поместите 2–3 г. кристаллического перманганата калия, добавьте пипеткой концентрированную серную кислоту – получается полужидкая кашица. В чашку бросьте кусочек ваты. Что наблюдаете?
Будет ли гореть крахмал?
Подожгите комочек крахмала. Сравните скорость горения этих веществ.
Окисление бумаги серной кислотой. На листе бумаги написать концентрированной серной кислотой любое слово и прогреть на пламени. Обугливание.
3. Гидролиз. Что это за процесс ? как его проводят? Назовите условия. Запишите уравнение реакции.
Целлюлоза → глюкоза (в одну стадию).
Крахмал → декстрины → мальтоза → глюкоза (процесс находит применение в хлебопечении).
4. Этерификация. Что это такое? С чем? С какими кислотами?
Запишите уравнение реакции взаимодействия целлюлозы с азотной и уксусной кислотами.
5. Растворение целлюлозы. Мы говорили, что целлюлоза не растворима в воде. Ее можно растворить в реактиве Швейцера.
Применение. (См. таблицу.)
Инструкция.
Физические свойства.
- Опишите цвет, внешний вид, форму.
- Определите механическую прочность. Скрутите клочок ваты в жгут и попробуйте разорвать его (волокно). Разотрите пальцами комок крахмала. Что напоминает услышанный звук? Что вы можете сказать о механической прочности этих веществ?
- Растворимость в воде (холодной, горячей). (Растворить в холодной воде, нагреть.)
- Подожгите комочек крахмала. Сравните скорость горения этих веществ.