Методическая разработка конспекта урока по теме: «Углеводы. Глюкоза»

Государственное автономное профессиональное

образовательное учреждение Пензенской области

«Пензенский колледж архитектуры и строительства»

 

Методическая разработка конспекта урока

по теме: «Углеводы. Глюкоза».

 

 

Выполнила преподаватель: Пивкина Н.В.

 

г. Пенза. 2017 г.

 

Тип урока. Урок изучения нового материала.

Цели:

образовательные:

Сформировать у учащихся знания об углеводах, их составе. Рассмотреть зависимость химических свойств углеводов от строения молекул. Качественные реакции на глюкозу.Получение глюкозы. Дать представление о биологической роли углеводов, их значении в жизни человека.

развивающие:

Продолжить развивать у учащихся мыслительные операции: умение связывать уже имеющиеся знания с вновь приобретенными, умение выделять главное в изученном материале, обобщать изученный материал и делать выводы.

воспитательные:

Воспитание ответственного отношения к учебе, стремления к творческой, познавательной деятельности, развивать умения вести диалог, отстаивать свою точку зрения, работать в группе; воспитывать аккуратность, чувства товарищества, коллективизма, уважительного отношения друг к другу.

Методы. Словесные, наглядные, проблемно-поисковые, самостоятельная работа.

Оборудование и реактивы:

На  столах  обучающихся: спиртовка, пробирки, держатель для пробирки, спички, растворы глюкозы, CuSO4, NaОН, аммиачный раствор оксида серебра.

На столе преподавателя: растворы глюкозы, формалина, фуксинсернистой кислоты, шаростержневая модель молекулы глюкозы.

Ход урока.

1. Организационный момент.

2. Мотивация занятия.

Ребята, попробуйте угадать сами тему сегодняшнего урока. Вещество, о котором мы будем говорить, находится у меня на столе, его очень много в организме человека, в зеленых растениях.

Обучающиеся (предполагают): Белки. Жиры. Углеводы.

Это интереснейшее и нужное вещество - глюкоза. Тема урока: «Углеводы.Глюкоза».

3. Изучение нового материала.

Углеводы служат важным источником питания: мы потребляем зерно, или скармливаем его животным, в организме которых крахмал превращается в белки и жиры. Самая гигиеничная одежда сделана из целлюлозы или продуктов на её основе: хлопка и льна, вискозного волокна или ацетатного шелка. Деревянные дома и мебель построены из той же целлюлозы, образующей древесину. В основе производства фото- и кинопленки все та же целлюлоза. Книги, газеты, денежные банкноты – всё это продукция целлюлозно-бумажной промышленности. Значит, углеводы обеспечивают нас всем необходимым.

Кроме того, углеводы участвуют в построении сложных белков, ферментов, гормонов. Углеводами являются и такие жизненно необходимые вещества, как гепарин (он играет важнейшую роль - предотвращает свертывание крови), агар-агар (его получают из морских водорослей и применяют в микробиологической и кондитерской промышленности).

Единственным источником энергии на Земле (помимо ядерной) является энергия Солнца, а единственным способом его аккумулирования для обеспечения жизнедеятельности всех живых организмом является процесс фотосинтеза, протекающий в клетках растений и приводящий к синтезу углеводов из воды и углекислого газа. Кстати, именно при этом превращении образуется кислород, без которого жизнь на нашей планете была бы невозможна.

Итак, углеводы - это обширный класс природных соединений, которые играют важную роль в жизни человека, животных и растений.

Название «углеводы» эти соединения получили потому, что состав многих из них выражается общей формулой Сn(H2O)m, т.е. формально являются соединениями углерода и воды. С развитием химии углеводов обнаружены соединения, состав которых не отвечает приведенной формуле, но обладающие свойствами веществ своего класса (например, дезоксирибоза С5Н10О4). В то же время есть вещества, соответствующие общей формуле углеводов, но не проявляющие их свойства (например, спирт инозит С6Н12О6).

А теперь наш кабине превращается в научную лабораторию, где будут работать четыре отдела над одной темой, и каждый отдел должен найти ответы на вопросы:

1) К какому классу относится глюкоза?

2) Каковы ее физические и химические свойства?

3) Как можно получить глюкозу?

4) Какое значение глюкоза имеет для человека?

Вопрос: К какому классу относится глюкоза?

Обучающиеся высказывают несколько точек зрения.

• Это вещество не имеет функциональной группы кислот, т.к. сладкое на вкус.

• Если сладкое, может быть, сходно с глицерином и имеет гидроксильные группы ОН.

• Это вещество содержит группы: NO2, NH2, альдегидную.

Благодарю вас за ответы. Чтобы проверить на практике, какая гипотеза будет правильной, предлагаю провести небольшой эксперимент.

Обучающиеся проводят опыты с имеющимися на столе реактивами.

К раствору глюкозы приливают свежеосажденный гидроксид меди и сообщают, что глюкоза – многоатомный спирт.

К раствору глюкозы приливают аммиачный раствор серебра и нагревают. Проделав опыт, утверждают, что это альдегид.

Возникает дискуссия, мнения ребят разделились.

Так к какому классу относится глюкоза?

Выдвижение гипотез.

• Глюкоза – это многоатомный спирт.

• Глюкоза – это альдегид.

Решение проблемы.

Обучающиеся делают открытие, что глюкоза имеет свойства и многоатомных спиртов, и альдегидов.

А теперь сами попытайтесь составить структурную формулу, если молекулярная формула: С6 Н12 О6 .

Во время фронтальной беседы выясняем, что в составе молекулы глюкозы входит одна альдегидная группа и пять гидроксильных групп.

Структурная формула:

Если глюкоза – альдегидоспирт, то она должна давать, очевидно, и другие реакции альдегидов.

Преподаватель проводит демонстрационный опыт. В раствор глюкозы приливает бесцветный раствор фуксинсернистой кислоты. Красное окрашивание не проявляется.

Для проверки к раствору формалина (альдегид) приливает раствор фуксинсернистой кислоты – появляется красное окрашивание.

Итак, свойства зависят от строения. Как показали исследования, в растворе глюкозы имеются молекулы не только с открытой цепью атомов, но и другая конфигурация, когда исчезает альдегидная группа, а именно - циклическое. Что же представляют собой циклические молекулы глюкозы? Вы выяснили строение молекулы линейной, а может ли она образовать кольцо?

Ученики высказывают несколько мнений.

• Да, т.к. происходит вращение атома углерода.

• Если разорвется двойная связь, концы могут соединиться в цикл.

• Нет, т.к. двойная связь находится с одной стороны молекулы.

Возникает проблемная ситуация.

Решение проблемы.

На столе имеется линейная шаростержневая модель глюкозы. Попробуйте построить циклическую форму глюкозы.

Предположения учащихся.

• Изменилось положение группы ОН у последнего С-атома.

• Нет, у первого атома, где перестраивались атомы.

А почему это происходит?

Почти одновременно и все сразу выдвигают одну гипотезу: происходит вращение атома углерода.

Попробуйте это сделать на шаростержневой моделе.

Ребята убеждаются, что сделать это невозможно.

Опять возникает противоречие, которые обучающиеся объяснить не могут. Но выдвигают гипотезу: пока молекула имеет линейное строение, вращение атомов углерода возможно, а в циклической форме это сделать нельзя.

Да, вращение С-атома возможно только в открытой форме, совместно с альдегидной группой. В результате взаимодействия первого и пятого атомов углерода появляется новая ОН-группа у первого атома, которая может занять два положения: над и под плоскостью цикла. Поэтому возможны две циклические формы глюкозы – -форма (ОН-группы при 1-м и 2-м атомах углерода расположены по одну сторону кольца молекулы) и -форма (группы ОН находятся по разные стороны):

Между -формой и -формой глюкозы существует равновесие, они могут превращаться одна в другую через альдегидную – переходную – форму. Занесите эти данные в свой конспект.

Изучение свойств глюкозы.

Выясняя строение молекулы, ребята определили следующие химические свойства глюкозы:

1) взаимодействует с Сu(ОН)2, при нагревании образует красный осадок;

Продуктом окисления является глюконовая кислота (соль этой кислоты – глюконат кальция – известное лекарственное средство).

CH=O COOH

│ t0 │

(CHOH)4 + 2Cu(OH)2 → (CHOH)4 + Cu2O↓ + 2H2O

│ голубой │ кирпично-красный

CH2OH CH2OH

Эти реакции являются качественными на глюкозу как альдегид.

2) взаимодействует с Ag2O в аммиачном растворе с образованием свободного серебра реакция «серебряного зеркала» (качественная реакция).

CH=O COOH

│ NH4OH, t0 │

(CHOH)4 + Ag2O → (CHOH)4

│ │

CH2OH CH2OH

3) образование шестиатомного спирта под действием восстановителя. Реакции с участием альдегидной группы глюкозы

восстановление (гидрирование) с образованием многоатомного спирта сорбита

СН=О СН2ОН

│ kat, t0 │

(СНОН)4 + Н2 → (СНОН)4

│ │

СН2ОН СН2ОН

4) Пользуясь материалами учебника, дополните химические свойства глюкозы как многоатомного спирта.

взаимодействие с Cu(OH)2 на холоду с образованием глюконата меди (II) – качественная реакция на глюкозу как многоатомный спирт.

Каждая группа записывает уравнения химических реакций в тетрадь.

Есть у глюкозы другие свойства? Вспомните из жизненных ситуаций или воспользуйтесь учебником.

Предположения учащихся.

• Брожение варенья.

• Спирт образуется при брожении винограда.

• Молоко, если долго стоит, тоже приобретает резкий запах кислого и спиртного.

Используя материал учебника, внесите в тетрадь специфические свойства глюкозы: спиртовое брожение, молочно-кислое и масляно-кислое брожение.

Брожение (ферментация) моносахаридов.

а) спиртовое брожение

С6Н12О6 → 2С2Н5ОН + 2СО2

б) маслянокислое брожение

С6Н12О6 → СН3 ─СН2 ─СН2 ─СООН + 2Н2↑ + 2СО2↑

в) молочнокислое брожение

С6Н12О6 → 2СН3 ─ СН ─ СООН

│

ОН

Получение глюкозы.

Можно ли получить глюкозу из известного вам вещества формалина?

Возникает активная дискуссия, высказывается несколько противоположных мнений.

• Нет, т.к. формалин убивает все живое, а глюкоза поддерживает жизнь.

• Можно, но эту глюкозу нельзя будет в пищу употреблять.

• В химии все возможно.

• Можно, т.к. при химической реакции образуется новое вещество с новыми свойствами.

• Нет, у этих веществ свойства совсем разные.

Спасибо за гипотезы. Какая из них правильная, вы убедитесь сами.

Когда собираются сохранить (законсервировать) ткань, убив в ней все живое – гнилостные микроорганизмы, грибки, бактерии, – дают такой совет: «Поместите препарат в формалин».

Но великий русский химик А.М.Бутлеров увидел в этом веществе один из источников жизни: в растворах слабых оснований молекулы формалина, соединяясь друг с другом, образуют цепочку углеводов: 6HCOOH = C6H12O6 + 3O2.

Итак:

1)исскуственным путем можно получить при нагревании формальдегида с известковым молоком.

2) в природе глюкоза получается путем фотосинтеза.

3) в промышленности путем гидролиза крахмала.

Значение в жизни человека (применение глюкозы).

Многие применения глюкозы основаны на ее свойствах. Работая с учебником, обучающиеся дополняют свой конспект.

Биологическая роль глюкозы

D-глюкоза (виноградный сахар) широко распространена в природе: содержится в винограде и других плодах, в меде. Она является обязательным компонентом крови и тканей животных и непосредственным источником энергии для клеточных реакций. Уровень глюкозы в крови человека постоянен и находится в пределах 0,08-0,11%. Во всем объеме крови взрослого человека содержится 5-6 г. глюкозы. Такого количества достаточно для покрытия энергетических затрат организма в течение 15 мин. его жизнедеятельности. При некоторых патологиях, например, при заболевании сахарным диабетом, содержание глюкозы в крови повышается, и избыток её выводится с мочой. При этом количество глюкозы в моче может возрасти до 12% против обычного – 0,1%.

4. Закрепление изученного материала.

1. Почему глюкозу называют виноградным сахаром?

2. Как можно определить, спелое яблоко или нет, не пробуя его на вкус?

Гипотезы учащихся.

• Зеленое – значит, неспелое, красное – спелое.

• Рыхлое – спелое, твердое – нет.

• Провести химические реакции.

Учитель. Какие реакции нужно провести? Какое на вкус спелое яблоко?

Гипотезы ребят.

• Сладкое, т.к. содержит углеводы – глюкозу.

• Значит, реакцию надо провести на наличие глюкозы.

• Качественную реакцию на глюкозу.

• Нагреть со свежеосажденным гидроксидом меди мякоть яблока, и если будет красный осадок – спелое.

Решение проблемы.

Проверим экспериментально, чья гипотеза верна. Возьмите пробирку с протертым яблоком и убедитесь в его спелости.

Ребята, проделав качественную реакцию на глюкозу, убеждаются, что яблоко спелое.

5. Домашнее задание. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Крахмал - этанол  уксусный альдегид - уксусная кислота - ацетат магния.