Урок "Вуглеводи. Глюкоза. Будова глюкози як альдегідоспирту. Хімічні властивості глюкози"

Тема уроку. Вуглеводи. Глюкоза. Будова глюкози як альдегідоспирту. Хімічні властивості глюкози.

Навчальна мета – ознайомити учнів із класифікацією вуглеводів, їхніми фізичними властивостями; дати уявлення про будову альдегідної та циклічної форм молекул глюкози; вивчити ізомерію моносахаридів, фізичними й хімічними властивостями глюкози; показати поширення вуглеводів у природі, їхню біологічну роль, застосування.

Розвивальна мета – розвивати пізнавальний інтерес до предмета, логічне мислення, спостережливість, творчу активність, самостійність.

Виховна мета – виховувати працелюбність, уважність, бережливе ставлення до природи.

Тип уроку: комбінований урок засвоєння знань, умінь, навичок і творчого застосування їх на практиці

Очікувані результати: учні знайомляться з вуглеводами, описують склад і властивості глюкози, встановлюють причинно-наслідкові зв’язки між складом, будовою та властивостями глюкози, порівнюють подібність будови і властивостей глюкози зі спиртами та альдегідами, оцінюють біологічну роль вуглеводів, аналізують їх поширення в природі та обґрунтовують застосування

Методи  та прийоми: словесні (евристична бесіда, розповідь), хімічний експеримент (лабораторна робота), пояснювально-ілюстративні, репродуктивні, частково-пошукові, практичні (розв‘язування вправ, задач)

Міжпредметні зв’язки: природознавство, біологія

Навчально-методичне забезпечення:

наочність: : плакат «Схема будови  молекули глюкози»

Роздатковий матеріал: інструкції для лабораторної роботи, карточки із умовами задач та завдань для самостійної роботи

ТЗН: комп’ютер, проектор

Демонстраційний дослід :

Взаємодія глюкози з купрум(ІІ) гідроксидом.

Обладнання: зразки вуглеводів, купрум сульфат, натрій гідроксид, штатив з пробірками, пробіркотримач, лабораторний штатив, спиртівка

Використана література:

 Савчин М.М.,   Хімія, 10 клас

Старововойтова І.Ю., Люсай О.В. Хімія, 11 клас. Навчально-методичний посібник.-Х.: Основа, 2018

Стеценко І.В, Овчаренко І.Ю. Усі уроки хімії, 10 клас. Навчально-методичний посібник.-Х.: Основа, 2011

Могиленко З.В. Вуглеводи. Науково-методичний журнал Хімія. – Х.: Основа, 2008

Структура уроку

І. Організація класу…………………………………………………………...(1хв)

ІІ. Перевірка домашнього завдання. ………………………………………...(10 хв)

III. Мотивування навчальної діяльності……………………………………..(1хв)

ІV. Вивчення нового матеріалу………………………………………………(20хв)

V . Первинне застосування одержаних знань……………………………….(10хв)

VІ. Підбиття підсумків уроку……………………………………………….. (2хв)

VІІ. Домашнє завдання. ……………………………………………………...(1хв)

Хід уроку

І. Організація класу (1 хв)

Привітання,перевірка готовності учнів до уроку, налаштування їх на робочий лад

ІІ. Перевірка домашнього завдання. (10хв)

Перевірку домашнього завдання здійснюю шляхом виконання самостійної роботи. Учні одержують карточки з індивідуальними завданнями. Для перевірки знань використовую диференційовані завдання, які подаю на листочках різного забарвлення. Правильність виконання оцінюю так:

Завдання на листочках синього кольору – 4бали

Завдання на листочках зеленого кольору – 6 балів

Завдання на листочках жовтого кольору – 8 балів

Завдання на листочках оранжевого кольору – 10балів

Завдання на листочках червоного кольору – 12 балів

 Учні, оцінюючи реально свої можливості та знання, самостійно вибирають аркуші певного кольору з відповідними завданнями (я особисто кожному пропоную вибрати, підходжу до кожної парти ) і розв’язують їх протягом 8 хвилин.

Пропоную зразки завдань для самостійної роботи

Завдання на 4 бали

1. За походженням жири поділяють …  Наведіть приклади відомих вам жирів. (тваринного та рослинного походження, комбіновані жири; Приклади – баранячий, свинячий, яловичий, риб‘ячий жир, соняшникова олія, оливкова олія, кукурудзяна. );
2. За консистенцією жири поділяють. (тверді і рідкі);
3. Де застосовують жири.(в кондитерській промисловості, для виробництва мила, для виробництва мазей, кремів.)

Завдання на 6 балів

1. Жирами називаються органічні речовини:

а) естери вищих карбонових кислот і етанолу;

     б) естери вищих карбонових кислот і гліцерину;

     в) естери низькомолекулярних карбонових кислот і гліцерину.

(Відповідь:б)

2. Жири за агрегатним станом на .. і..    (тверді та рідкі);
3. Тверді жири містять у своєму складі..вищі кислоти та є жирами…походження (насичені, тваринного);
4. Олії містять в своєму складі… вищі кислоти та є жирами…походження (ненасичені, рослинного);
5. У природі існують жири…  (рослинного походження);
6. Жири що до води… (погано розчинні)

Завдання на 8 балів

1. Запишіть реакції утворення жиру,твердого та рідкого мила

2. Обчисліть, який об’єм водню знадобиться на перетворення 1тонни рослинної олії (умовно прийняти  триолеїн) на твердий жир.

Завдання на 10 балів

1. Обчисліть, яку масу натрій гідроксиду й жиру (тригліцериду стеаринової кислоти) необхідно взяти для одержання 100 кг натрієвого мила. Втрати у виробництві становлять 20%

2. Якщо на розчин мила подіяти сульфатною кислотою, то на поверхню спливає тверда нерозчинна у воді речовина. Складіть рівняння реакції та назвіть цю речовину?

Завдання на 12 балів

1. Калій стеарат – найважливіший компонент рідкого мила. Обчисліть масу калій гідроксиду і тристеарату , що знадобиться для одержання калій стеарату масою  500 кг, якщо масова частка виходу становить 80% через виробничі втрати?

2. Обчисліть масу твердого мила з масовою часткою натрій стеарату 70%, яке можна добути з 500 кг жиру, масова частка три стеарину в якому становить 85%.

ІІІ. Мотивування навчальної діяльності (1хв)

Для активної життєдіяльності людині потрібна їжа, яка забезпечує її всіма необхідними поживними речовинами, вітамінами, енергією. Велику кількість енергії ми одержуємо при споживанні продуктів, які містять вуглеводи. Про те слід зауважити, що надлишок цих речовин провокує в нашому організмі утворення надмірної маси тіла, підвищує рівень цукру в крові тощо. Але є одна чудодійна речовина, яка забезпечить нас енергією і не нашкодить називають її глюкоза або виноградний цукор. Як видно з самої назви її багато в винограді, меді, фруктах та ягодах. Вона є основним джерелом енергії для клітин і тканин організму, підвищує нашу працездатність і про цю речовину сьогодні мова на  нашому уроці.

ІV. Вивчення нового матеріалу (20хв)

1.Вуглеводи: будова, фізичні властивості  (Розповідь учителя)

Свою назву вуглеводи одержали через перші уявлення про склад вуглеводів як сполуки Карбону з водою  C_x (H₂O)_y

Вуглеводи входять до складу клітин і тканин усіх рослинних і тваринних організмів і за масою становлять переважну частину органічної речовини на Землі.

Вуглеводи поділяються на моносахариди (монози) і полімери, або полісахариди (поліози). Олігосахариди містять у молекулі від двох (дисахариди) до десяти моносахаридних залишків.

Моносахариди є гетеро функціональними сполуками – полігідроксіальдегідами й полігідроксикетонами, поділяються на альдози й кетони.

 Залежно від числа атомів Карбону в молекулі моносахариди називається тетрозою, пентозою, гексозою тощо. Більшість наявних у природі моносахаридів – це пентози й гексози.

2.Класифікація вуглеводів

(робота з підручником, згодом -- заповнюємо з учнями схему; учні самостійно наводять приклади, роблять висновки про застосування вуглеводів)

3. Поширення вуглеводів у природі (повідомлення учнів)

Глюкоза міститься в фруктах, ягодах, нектарі квітів, особливо багато її у винограді. Мед в основному складається із суміші глюкози і фруктози. Глюкоза міститься у тваринних тканинах (у крові, мозку). Фруктоза міститься у ягодах, кавунах, грушах, сливах, помідорах; вона є ізомером глюкози. Сахароза це назва звичайного цукру найбільше її міститься у цукровому буряку та цукровій тростині, у соках рослин та їх плодах.

4.  Глюкоза, її властивості   (Розповідь учителя)

Глюкоза ( виноградний цукор)

Найпростіший представник вуглеводів – глюкоза, його молекулярна формула – С₆Н₁₂С₆

СН₂ОН – СНОН – СНОН – СНОН – СНОН – СHO

або

СН₂ОН – (СНОН)₄ – СOH

   Запитання до класу. Уважно розгляньте структурну формулу глюкози та висловіть свої припущення, до якого ж  класу  органічних сполук можна її зарахувати ?

Відповіді учнів.   Наявність функціональної групи –ОН вказує на те, що глюкоза є спиртом, до того ж багатоатомним (5 груп –ОН), функціональна група  – СНО дозволяє зарахувати глюкозу до класу альдегідів. Отже, глюкоза – альдегідоспирт.

 Запитання до класу. Як довести, що глюкоза має п’ять гідроксильних груп?

Відповіді учнів.    Наявність п’яти гідроксильних груп вказує на те, що глюкозу можна вважати багатоатомним спиртом. Пригадуючи,  що якісна реакція на багатоатомні спирти – дія свіжоосадженого купрум(ІІ) гідроксиду.

 Вчитель: Проведемо цей лабораторний дослід( вчитель проводить інструктаж з техніки безпеки, учні згідно інструкції проводять реакції,  вони працюють в групах, роблять відповідні висновки та записи у зошитах)

Лабораторний дослід. Взаємодія глюкози з купрум(ІІ) гідроксидом

Приготуємо купрум(ІІ) гідроксид, додамо до одержаного осаду розчин глюкози.Що спостерігаємо? Про що свідчать розчинення та яскраво-синє забарвлення розчину?

Відповіді учнів. Розчинення та поява яскраво-синього забарвлення розчину вказує на те, що глюкоза є багатоатомним спиртом.

Вчитель: Тепер, дотримуючись правил нагрівання, підігріємо пробірку.

Що спостерігаємо?

Відповіді учнів. Зміна забарвлення пов’язана з відновними властивостями альдегідної групи. Рівняння можна сумарно записати так:

НОСН₂ – (СНОН)₄ –СНО +Cu(ОН)₂→НОСН₂ – (СНОН)₄ –СООН+ Cu₂О+2Н₂О

Купрум (І) оксид має яскраво-оранжевий колір.

Пояснення вчителя

Отже, цю реакцію використовують як якісну реакцію на глюкозу.

Глюкоза як альдегід  вступає в реакції:

• Окиснення амоніаковим розчином арґентум(І) оксиду (реакція «срібного дзеркала») або купрум(ІІ) гідроксидом (якісні реакції):

НОСН₂ – (СНОН)₄ – СНО+Аg₂О → НОСН₂  – (СНОН)₄ – СООН +2 Аg↓

• Сполучення (відновлюється)

НОСН₂ – (СНОН)₄ – СНО +Н₂ → НОСН₂  – (СНОН)₄ – СН₂ОН

Важливе значення має бродіння глюкози.

Спиртове:

 С₆Н₁₂С₆ →2С₂Н₅ОН+ 2СО₂ ↑

Молочнокисле:

С₆Н₁₂С₆ →2СН₃ – СН(ОН) – СООН

Маслянокисле:

С₆Н₁₂С₆ →СН₃ – СН₂ – СН₂ – СООН +2Н₂↑+ 2СО₂↑

Одержання глюкози

У вільній формі в природі поширена глюкоза, яка утворюється в результаті фотосинтезу:

         6СО₂ + 6Н₂О→ С₆Н₁₂С₆ +6О₂

Уперше глюкозу одержав у 1811 р. російський хімік Г.Е. Кірхгоф – у результаті гідролізу крохмалю:

(С₆Н₁₀О₅)_n+ nН₂О →nС₆Н₁₂О₆

Фізичні властивості глюкози та застосування (робота з підручником)

    Повідомлення учнів Глюкоза С₆Н₁₂С₆ – безбарвна кристалічна речовина без запаху з густиною 1,54 г/см³, температура плавлення – 146⁰С. При нагріванні вище цієї температури  вона починає розкладатися, не доходячи до кипіння. Глюкоза солодка на смак і добре розчиняється у воді: у 100 г води при 0⁰С розчиняється 32 г глюкози, а при 25⁰С – 82 г, погано розчиняється в органічних розчинниках. Її розчини мають нейтральне середовище.

Глюкоза – цінна поживна речовина. Унаслідок її окиснення в тканинах вивільняється енергія, необхідна для нормальної життєдіяльності організмів. Реакцію окиснення можна описати сумарним рівнянням:

С₆Н₁₂С₆ +6О₂→6СО₂+6Н₂О

Глюкоза застосовується в медицині для приготування лікувальних препаратів, консервування крові, внутрішньовенного впливання та ін. Вона широко застосовується в кондитерському виробництві, у виробництві дзеркал та іграшок (сріблення).

V.  Первинне застосування одержаних знань (10хв)

• Пригадайте класифікацію вуглеводів. (моносахариди, дисахариди, полісахариди).
• Поясніть терміни «моносахариди», «дисахариди», «полісахариди»

(Моносахариди – це вуглеводи, які не піддаються гідролізу; дисахариди – це вуглеводи, при гідролізі яких утворюються два моносахариди; полісахариди – це полімери, які побудовані з великої кількості залишків моносахаридів).

• Доведіть, що глюкоза є альдегідоспиртом.( Глюкоза - як альдегід – вступає в реакцію: окиснення амоніаковим розчином арґентум(І) оксиду (реакція «срібного дзеркала») або купрум(ІІ) гідроксидом (якісні реакції):

НОСН₂ – (СНОН)₄ – СНО+Аg₂О → НОСН₂  – (СНОН)₄ – СООН +2 Аg↓)

• Розв’яжіть задачу: одне дерево за добу здатне перетворювати на вуглеводи 55г вуглекислого газу. Скільки літрів кисню (н.у.) при цьому виділяється?

Відповідь:

     VI. Підбиття підсумків уроку(2хв)

Підбиваємо підсумки уроку: учні самостійно роблять підсумок уроку, а вчитель оцінює їх роботу на уроці.

VII . Домашнє завдання (1хв)

Вивчити матеріал уроку, розв’язати задачу.

Який об’єм кисню утвориться внаслідок реакції фотосинтезу, якщо використано 800 кг вуглекислого газу .

Повторити : альдегіди, їх властивості.