Методична розробка уроку на тему: Крохмаль, целюлоза: молекулярні формули, властивості.

Тема: Крохмаль і целюлоза: молекулярні формули, властивості.

Мета:

І. Формування ключових компетентностей:

1. Спілкування державною мовою.

2. Уміння вчитися впродовж життя.

3. Основні компетентності у природничих науках і технологіях.

4. Екологічна грамотність і здорове життя.

5. Інформаційно -  цифрова грамотність.

ІІ. Формування предметних  компетентностей:

Розширити знання учнів про органічні сполуки, їх будову і властивості на прикладі  природних полімерів –крохмалю і целюлози; дати уявлення про полімерну будову  молекул; вміти складати порівняльну характеристику крохмалю і целюлози, розкрити зв'язок  між властивостями, будовою та застосуванням крохмалю і целюлози; розглянути класифікацію волокон, охарактеризувати натуральні і штучні волокна: особливості будови, вміння розрізняти  різні типи волокон за допомогою найпростішого методу – горіння.

ІІІ. Формування фахових компетентностей:

Навчання самостійно застосовувати  знання, навички  та уміння для професійного зростання майбутніх кваліфікованих робітників легкої промисловості.

Інтегрування засвоєних знань з хімії, біології, матеріалознавства в практичну професійно - зорієнтовану діяльність здобувачів освіти за професією «Кравець».

Тип уроку: урок розвитку компетентностей (комплексне застосування знань, умінь і навичок).

Форма проведення: урок-лабораторія професійного спрямування.

Форми роботи: Інтерактивні вправи: Learning App, випереджувальне завдання, робота в групах, експериментальне дослідження.

 Обладнання: мультимедійний комплекс, Інтернет, вчительська презентація до уроку, прилади та реактиви для проведення досліджень  (крохмаль, целюлоза, вата, фільтрувальний папір, вода, розчин йоду, пальне(сухий спирт), концентрована сульфатна кислота, пробірки, набір волокон, пінцет.

 

 

 

Хід уроку

 

І. Модуль вступного повторення

Для гарного настрою демонструю вазу з цукерками. Діти, які асоціації, спогади це у вас викликає: солодке, містить глюкозу, сахарозу, фруктозу, яке задоволення від вживання даної продукції. Чи є серед вас гурмани солодощів. Які речовини, що в них містяться, викликають у вас такі асоціації.  Які проблеми зі здоров’ям  може викликати вживання солодощів.  Це – алергія, діатез, цукровий діабет, ожиріння. Давайте пригадаємо, що ми вивчали на попередніх уроках, з якими речовинами знайомилися, вивчали їх склад, будову властивості, застосування.

На попередніх уроках ми говорили про вуглеводи, їх класифікацію. Знаємо, що вуглеводи – це оксигеновмісні органічні речовини, які мають загальну формулу С_п(Н₂О)_п..  Назва вуглеводи походить від слів «вуглець» і «вода»(ці речовини утворюються при повному термічному розкладі вуглеводнів за відсутності повітря). Знаємо, що дана формула відповідає тільки деяким представникам вуглеводів, наприклад  - глюкоза, фруктоза, сахароза. Більшість знайдених вуглеводів мають властивості  за своїми властивостями подібні до них. Пригадаємо властивості вивчених вуглеводів і виконаємо  інтерактивну вправу№1: Класифікація вуглеводів.

З даної класифікації бачимо, що вуглеводи поділяють на три групи:  моносахариди, дисахариди, полісахариди.  З представниками двох перших груп ми знайомі. Серед  них  появились дві нові речовини: крохмаль і целюлоза.  Вони відносяться до полісахаридів(природних полімерів).

 

Отже, тема  нашого уроку:

Крохмаль, целюлоза: молекулярні формули, властивості.

План уроку.

1.Молекулярні формули крохмалю і целюлози.

2.Фізичні властивості крохмалю і целюлози.

3.Хімічні властивості:

- розчинність у воді;

- горіння;

- взаємодія з концентрованою сульфатною кислотою;

- гідроліз;

- якісна реакція на крохмаль.

4.Застосування  знань про крохмаль і целюлозу у професії «Кравець».

 

 

ІІ. Модуль вивчення нового матеріалу

Викладач: Отже, до полісахаридів відносяться: крохмаль і целюлоза. Їхня формула

(С₅Н₁₀О₅)п.

Як утворюються полісахариди у природі?

Учень: Всім відомо, що вуглеводи утворюються в природі в процесі фотосинтезу. Фотосинтез – це процес утворення органічних речовин в зелених рослин і деяких бактеріях – вуглеводів з вуглекислого газу і води під дією сонячного проміння та пігменту хлорофілу. Глюкоза, утворена в присутності каталізаторів(ферментів рослин) перетворюється на крохмаль, який накопичується в бульбах картоплі(25%), насінні пшениці(73%), насінні рису(80%)  та целюлозу (клітковину) – основну речовину рослинних клітин (від лат.cellula – комірка): деревина складається  з неї на 60%, бавовна, льон(95-98%) – це майже чиста целюлоза. Чистими зразками целюлози є фільтрувальний папір і вата.

Процес ферментативного перетворення глюкози на крохмаль і целюлозу можна записати у вигляді рівняння реакції:

пС6Н₁₂О₆(С₆Н₁₀О₅)_п    +    пН₂О

глюкоза              крохмаль

                            целюлоза

Викладач: Давайте розглянемо картинки на слайді:

 1.Подивіться на картинки.  Зробіть припущення, яку  речовину крохмаль чи целюлозу містять всі ці продукти у своєму складі?

Демонстрація на слайді картинок.

Учні: Хліб, картопля, каші, макаронні вироби, пиріжки, тістечка, кисілі, майонез, кетчуп –  усі ці продукти містять крохмаль.

Викладач: 2.Подивіться на картинки. Зробіть припущення, яку речовину крохмаль чи целюлозу містять всі ці продукти у своєму складі?

Демонстрація на слайді картинок.

Учні:  Все представлене містить у своєму складі целюлозу(клітковину).

Викладач: Отже, полісахариди – крохмаль і целюлоза – це вуглеводи, які багато в чому відрізняються від моносахаридів і дисахаридів, зокрема, практично нерозчинні у воді. Вони являють собою складні високомолекулярні сполуки, які під каталітичним впливом ферментів чи кислот(в лабораторії чи на виробництві) піддаються гідролізу(розщепленню водою) з утворенням дисахаридів та моносахаридів. Важливі представники – крохмаль і целюлоза. Обидві речовини- полімери, утворені залишками молекул глюкози; різняться просторовою будовою молекул. Що таке полімери?

Учень: Полімери – це високомолекулярні сполуки(мають дуже великі молекулярні маси). Макромолекули полімерів складаються з багаторазово повторюваних фрагментів – елементарних ланок- залишків молекул-вихідних речовин. Вихідні речовини  називаються мономери. Для крохмалю та целюлози мономером є глюкози.

Викладач: Розглянемо будову крохмалю.

Слайд. Крохмаль.

Учень: Крохмаль складається з молекул  з двох речовин: амілози та амілопектину.

Амілоза(20%  складу крохмалю) краще розчиняється у воді; молекули лінійні  й містять тисячі  залишків глюкози.

Амілопектин  у воді не розчиняється, а тільки набухає; молекули розгалужені і містять близько десятка тисяч залишків глюкози.

Викладач: Розглянемо будову целюлози.

Слайд. Целюлоза.

Учень: Молекули целюлози  є тільки лінійними, містять десятки тисяч залишків глюкози. Окремі макромолекули целюлози розташовуються впорядковано й щільно одна до одної, утворюючи міцні волокна.

Викладач: Розглянемо фізичні властивості крохмалю.

Слайд. Розглянемо фізичні властивості крохмалю.

Учень: Молекулярна формула –(С₆Н₁₀О₅)_п;

Аморфний порошок з характерним хрускотом;

Густина -1,5г/см3;

За звичайних умов у воді не розчиняється;

В гарячій воді утворює колоїдний розчин(клейстер);

Температури плавлення і кипіння немає, оскільки при нагрівання розкладається.

Викладач: Розглянемо фізичні властивості целюлози.

Слайд. Розглянемо фізичні властивості целюлози.

Учень: Молекулярна формула-–(С₆Н₁₀О₅)_п;

Біла волокниста речовина;

Густина – від 1,27г/см3 до 1,61 г/см3;

У воді та інших розчинниках не розчиняється;

Температури плавлення і кипіння немає, оскільки при нагрівання розкладається.

ІІІ. Модуль практики, спостереження та діагностики

Викладач: Для  вивчення та дослідження властивостей крохмалю створюємо три групи:

І група – Хімічна лабораторія.

Мета: досліди властивості крохмалю: фізичні, хімічні, провести якісну реакцію на крохмаль.

Обладнання:  порошок крохмалю, пробірки або колби, холодна вода, пальне, спиртовий розчин йоду.

Завдання: дослідити фізичні властивості крохмалю: крохмаль складається з дуже дрібних округлих часточок білого кольору. При розтиранні речовини пальцями відчувається  легке поскрипування внаслідок взаємного тертя часточок (зерен). Крохмаль немає запаху, смаку; хімічні властивості крохмалю: розчинність у воді (не розчиняється у холодній воді, утворює  у гарячій воді крохмальний  клейстер), дія йоду на крохмаль (якісна реакція на крохмаль).

 Гідроліз крохмалю: Переглянути лабораторний дослід, використовуючи  інтернет ресурси: гідроліз крохмалю і доповісти, які речовини утворюються при гідролізі крохмалю (це доказує, що крохмаль складається з моносахариду – глюкози). Нагріти крохмальний клейстер з гідроксидом купруму. Реакція не відбувається. Нагріти крохмальний клейстер і додати 1,2 краплі сульфатної кислоти та гідроксиду купруму. При гідролізі утворюється глюкоза, а при нагріванні  з купрум гідроксиду відбувається реакція, яка підтверджує, що утворена речовина глюкоза.

С₆Н₁₀О₅)_n + nН₂O = nС₆Н₁₂О.

ІІ група – Кухня господині. Група учнів досліджує наявність крохмалю в продуктах харчування.

Оскільки крохмаль входить до складу харчових продуктів (бульби картоплі, кукурудзи, рису, муки, білий хліб, ковбаси, майонезу, кетчупу, сметани). Можна експериментально довести, що до них входить крохмаль, капаючи  розчином йоду, спостерігаємо утворення синього забарвлення.

Висновок: крохмаль є важливим основним вуглеводом продуктів харчування та джерелом енергії для організму. Безпосередньо крохмаль не засвоюється. Щоб полегшити засвоєння крохмалю, продукти піддають дії високої температури. Під дією ферментів відбувається гідроліз крохмалю, який починається вже при пережовуванні їжі в роті, триває в шлунку й кишечнику. Глюкоза, що утворюється  в результаті гідролізу, всмоктується в кров і надходить в печінку, а звідти  в усі тканини організму. Надлишок глюкози відкладається в печінці у вигляді полісахариду глікогену, що знову перетворюється на глюкозу в міру  витрати її в клітинах організму.

ІІІ група – Кравецька майстерня.

Мета: Дослідити  застосування крохмалю у  професії «Кравець». Кусочок тканини змочити розчином, що містить крохмаль, пропрасувати. Що утворюється?

Обладнання: праска, тканина, засіб для крохмалення  тканини.

Учні пригадують: На уроках  матеріалознавства вивчали, що таке апретування-  це проклеювання основи тканин(волокон)  спеціальним апретом(наприклад – крохмалем) з метою підвищення міцності до розриву, стійкості до витирання та зменшення ворсистості нитки основи.

Для  чого крохмалять: утворюється щільна плівка- декстрини - на поверхні тканини, а це менше приводить до забруднення волокон, з яких утворена тканина. Це стосується натуральних рослинних волокон: бавовна, льон. Це полегшує наступне прання, оскільки часточки бруду, зв’язані з декстринами, значно легше змивається водою. Накрохмалена тканина має естетичніший вигляд, має кращі гігієнічні властивості.

Викладач: Для вивчення  та дослідження властивостей целюлози створюємо групи.

І група – хімічна лабораторія.

Мета: дослідити властивості целюлози.

Обладнання: вата, фільтрувальний папір, проста натуральна тканина, концентрована сульфатна кислота, вода, колба.

Досліджує розчинність целюлози у воді. Висновок: нерозчинна.

Горіння целюлози: добре горить.

Розкладається концентрованою сульфатною кислотою(при роботі  з кислотою дотримуватися правил техніки безпеки).

Гідроліз целюлози. Передивитися в інтернеті лабораторний дослід: гідроліз целюлози, зробити висновок. Входить моносахарид  глюкоза.

Розтертий фільтрувальний папір з 2-3 мл сульфатної кислоти, добавити 2-3 мл натрій гідроксиду, а потім 2мл купрум сульфат. Підігріти суміш. Відбувається гідроліз целюлози. Целюлоза, подібно до крохмалю, гідролізується під дією розведених кислот. Кінцевим продуктом гідролізу є глюкоза. Сумарне рівняння гідролізу целюлози має такий вигляд:

(С₆Н₁₀О₅)_n + nН₂O = nС₆Н₁₂О₆.

Здатність гідролізуватися – важлива хімічна властивість целюлози. Глюкозу, що утворюється внаслідок гідролізу целюлози, переробляють на етанол. Етанол, добутий з деревини, називається гідролізним. У виробництві гідролізного спирту 1 т деревини замінює 1,5 т картоплі або 0,7 т зерна.

ІІ група – Кравецька майстерня.

Мета:  провести визначення різних типів волокон, в основі яких є целюлоза.

Обладнання: різні волокна: бавовна, льон, віскоза, триацетат, пальне, пінцет.

Учні пригадують, що таке волокно, як класифікують волокна. Розглядають натуральні волокна рослинного походження: бавовна, льон та штучні волокна, в основі виробництва яких використовується целюлоза: віскоза, триацетат, ацетат.

Натуральні: бавовна, льон. Ці волокна практично складаються з целюлози. Щоб їх досліди, достатньо застосувати такі  способи: візуальний огляд, горіння. Бавовна –  природне рослинне волокно. Дозріле волокно бавовни має вигляд сплющеної скрученої трубочки з отвором в середині. Зверху воно покрите захисним шаром – кутикулою, яка захищає волокно від дії зовнішнього середовища. Основний шар  волокна – це целюлоза, яка надає волокну всіх основних властивостей. Волокна прямі, однакові за товщиною, не плавиться, горить яскравим полум’ям з утворенням ажурного  попелу, поширюючи запах паленого паперу.

Льон  -  це луб’яне волокно, залягає в стеблі рослини. Технічне волокно льону складається з елементарних волокон, а елементарне має вигляд продовгастої клітини із загостреними кінцями, воно наповнене целюлозою, а в центрі отвір. Горить добре яскравим полум’ям, чути запах горілого паперу, якщо згасити, то тліє.

Штучні: віскоза, триацетат. Штучні волокна виробляють з деревної, бавовняної целюлози, яку обробляють розчином лугу, сірковуглецем.

Віскоза -  волокно одержують з деревини ялини, Однакові за товщиною гладенькі волокна із скловидним блиском або матові, не плавиться, горить яскравим полум’ям з, поширюючи запах  паленого паперу.

Триацетат –  волокно одержують з відходів бавовни. Однакові за товщиною волокна, гладенькі, м’які, шовковисті, плавиться, утворюючи блискучу світлу кульку; запах  продуктів горіння кислий.

Штучне ацетатне волокно має цінні властивості – воно досить міцне, м’яке, майже не бгається, мало збігається від прання, має приємний блиск. Його недоліком є те, що воно менш гігроскопічне, ніж природне бавовняне, і накопичує статичні електричні заряди.

ІІІ група. Випереджувальне завдання: повідомлення про сучасні віскозні тканини.

 

Сучасні віскозні тканини.

Учні характеризують  сучасні віскозні тканини.

Модал  - це модернізоване віскозне прядильне волокно, що виробляють з целюлози, яку отримують з деревини бука, сосни, евкаліпта. Розривна міцність його вища, ніж у віскози, а за гігроскопічністю   він перевищує бавовну. На відміну від бавовни тканина модал має  маленький відсоток усадки, залишається м’якою після прання за рахунок то, що  гладка поверхня модалу не дозволяє домішкам залишатися на тканині, роблячи її жорсткою на дотик. Волокно модалу дуже легку. Десять тисяч  метрів цього  волокна важать всього 1 грам. Використовується в тканинах для виробництва постільної білизни, рушників, панчішно-шкарпеткових виробів, домашнього і високотехнологічного спортивного одягу. Односторонній модал – це тонке, поліроване полотно. Поверхня нагадує органічний шовк. Двосторонній модал – щільний матеріал з ніжною і м’якою текстурою як у трикотажу. Є невелика ворсистість, що надає схожості з махрою або велюром.

Мікромодал в порівнянні зі звичайним модалом за рахунок більш тонких окремих волокон збільшує міцність і зносостійкість виробів. Мікромодал – це штучний матеріал нового покоління. Сировиною для нього служить модифікована кручена целюлоза, одержувана з подрібненої серцевини бука. Під мікроскопом нитки мікромодала виглядають гладкими без ворсинок, нагадують натуральний шовк. Структура волокон не змінюється навіть після багаторазового прання. Мікромодала тканина не вигорає, не линяє, не сідає. За гігроскопічністю перевершує бавовну. Являє собою найтонше волокно для виготовлення повітряних і елегантних панчіх і колготок, які не відчуваються на тілі.

Переваги виробів з  тканини модал: забезпечує  комфортність при носінні; злегка «холодить» шкіру в спеку, не викликає подразнення; добрі гігієнічні  показники; зберігає всі властивості навіть після  багатократних прань; майже не змінює колір.

Недоліком модала вважається здатність викликати алергію у людей з чутливою шкірою; займистість – при близькому розташуванні до відкритого вогню тканина може спалахнути.

 

Теснел – волокно зроблене з евкаліпту, вічнозеленої рослини, яка виростає  до 40 м  у висоту. Дерева, що вирощуються для виробництва тенселу беруть з контрольованих екологічно чистих плантацій. Волокно добре підходить для жіночої та постільної білизни, оскільки тканина перешкоджає росту бактерій і виробляє протизапальний ефект. Використовують для пошиття штор, наволочок, простирадло, півковдр.

 

Ліоцелл – целюлозне, віскозне волокно, зроблене з деревної маси. Це волокно випускається по суперсучасній технології починаючи з вирощування дерев і до випуску тканини і виробів.

 

Мідно-аміачна віскоза, шовк Бемберга – мідно-аміачна тканина. Тканина має гіпоалергенні властивості і за що полюбилася європейцям.

 

Шовк Купро - особливо тонка елітна тканина екстра-класу. Застосовується для пошиття дорогих речей. Вимагає особливого догляду.

 

Сиблон – це один вид тканини, отриманої з тирси хвойних порід. Завдяки смолам і мікромаслам має підвищений ряд міцності за механічними та  фізичними показниками.

 

Мілано – трикотажне волокно з імітацією вовни, з якого добре шити рукавички.

Викладач: Які ж переваги сучасних віскозних тканин, а які недоліки?

Учень: Переваги  віскозних тканин:

1.Особливість зігрівати в холодну пору року і охолоджувати взимку;

2.Завдяки приємній термолабільної текстурою тканини вироби дуже комфортні і затишні;

3.Волокна тканини дають хороше зчеплення з колірними пігментами, в результаті чого вона добре фарбується, створюючи різні колірні варіації;

4.Невагомість і м’які вбираючі властивості розширюють сферу застосування тканини в будь-якій кліматичній зоні;

5.Матова, як би світиться поверхню тканини легко драпірується, створюючи красиві елементи одягу та інтер’єру;

6.Платтєва віскоза дуже зручна в носінні і невибаглива у догляді.

Отже, ми бачимо яка різноманітність тканин створена на основі целюлози і не зважаючи на недоліки  віскозних тканин - це є тканини майбутнього.

Викладач: отже ми з вами провели дослідження властивостей крохмалю і целюлози,  тепер зробимо висновок про застосування крохмалю і целюлози. Переглянемо цю інформацію на слайдах з презентації.

 

Учень: Застосування крохмалю:

1. Основний продукт харчування.

2. Для виробництва етилового спирту.

3. Для одержання патоки, що використовуються  в кондитерському виробництві.

4. Для одержання декстрин – для виготовлення клеїв, обробки тканин;

5.У медицині при виготовлені мазей, присипки;

6.У виробництві паперу, текстильних виробів.

 

Учень: Застосування целюлози:

1.Для добування глюкози;

2.Для одержання деревного вугілля, води, ацетону, метанолу, етанової кислоти, каучуку;

3.Як продукт горіння;

4.Для одержання бездимного пороху;

5.Для одержання  штучних волокон;

6.У будівництві;

7.Для виготовлення паперу;

8.Для виготовлення тканин, ниток.

 

 

ІV. Модуль узагальнення та систематизації

Для закріпленні одержаних знань виконаємо інтерактивну вправу №2. Полісахариди.

 

V. Модуль  домашньої роботи

1. Виконати тести.

2. Опрацювати §21  у підручнику «Хімія 10 клас» (рівень стандарту) , автор М. М. Савчин, 2018 р. https://pidruchnyk.com.ua/1394-himiyasavchin-10-klas.html вивчити опорний конспект.

 

VI. Модуль самооцінювання результатів роботи

 

Вправа « Активна позиція »

 

Інструкція. Оцініть свою активність  на уроці, заповнивши таблицю - самооцінювання, виставляючи бали за кожне твердження.

 

п/н	Оцініть себе за кожним твердженням	Бали (0-1)
1.	Я активно працював(ла)  в лабораторії
2.	Я висловлював(ла) свою думку
3.	Я порівнював(ла)  властивості речовин: крохмалю і целюлози
4.	Я виконав(ла)  тестові завдання впевнено
5.	Я готував(ла) випереджувальне завдання
6.	Я узагальнював(ла) сказане  вчителем

 

Оцінки будуть виставлені  в клас-румі.