Урок з елементами тренінгу на тему: "Вуглеводи. Хімічні властивості вуглеводів"

Про матеріал

Метою заняття є розширити знання студентів про властивості вуглеводів акцентуючи увагу на причинно-наслідкові зв’язки. Тренінгова частина у вигляді гри "Пазли" дозволяє більш усвідомлено формувати вміння та навички з теми заняття.

Перегляд файлу

Тема: Вуглеводи. Хімічні властивості вуглеводів.

Мета: розширити знання студентів про вуглеводи та їх роль на прикладі хімічних властивостей, навчити класифікувати вуглеводи за здатністю до гідролізу;

формувати вміння встановлювати причинно-наслідкові зв’язки між складом, будовою, властивостями і застосуванням вуглеводів; критично ставитись до повідомлень хімічного характеру в медійному просторі, розвивати хімічну мову, екологічне мислення;

сприяти усвідомленню взаємозв’язку складу, будови, властивостей і застосування вуглеводів, висловлюванню суджень щодо впливу продуктів харчування на здоров’я людини; спонукати до розв’язання проблеми власного раціонального харчування на основі знань про вуглеводи; розуміння біологічного значення вуглеводів для харчування людини; формувати уміння приймати обґрунтоване рішення щодо їхнього безпечного використання, дотримуватися здорового способу життя.

Вид заняття: лекція

Тип заняття: комбіноване заняття засвоєння знань, умінь і навичок і творчого їх застосування з елементами тренінгу.

Методи і форми роботи: «Сніжний ком», «Мозковий штурм», розповідь, бесіда, демонстрація, репродуктивні, частково-пошукові, лабораторний дослід, розв’язування завдань, ігровий.

Обладнання: лабораторний штатив, пробірки, пальник, сухе пальне, сірники, пробіркотримач, оціночний лист, картки та конверти зворотнього зв’язку, пазли.

Розчини: глюкози, натрій гідроксиду, купрум(ІІ) сульфату

Базові поняття та терміни: вуглеводи: моносахариди, дисахариди, полісахариди, глюкоза, фруктоза, сахароза, крохмаль, фотосинтез, спиртове і молочнокисле бродіння, гідроліз, реакція «срібного дзеркала», йод-крохмальна реакція.

Ключові компетентності:

Спілкування державною мовою: уміння використовувати хімічні терміни, поняття, символи, сучасну українську наукову термінологію і номенклатуру; формулювати відповідь на поставлене запитання.
Екологічна грамотність і здорове життя: уміння усвідомлювати причинно-наслідкові зв’язки у природі і її цілісність; використовувати хімічні знання для пояснення користі і шкоди здобутків хімії для людини.
Інформаційно-цифрова компетентність: уміння критично співставляти і оцінювати хімічну інформацію з різних інформаційних ресурсів.
Основні компетентності у природничих науках і технологіях: уміння пояснювати природні явища, процеси в живих організмах на основі хімічних знань; виконувати проекти, використовуючи знання з біології; використовуючи міжпредметні контекстні завдання.
Уміння вчитись впродовж життя: уміння організовувати самоосвіту з хімії: визначати мету, планувати, добирати необхідні засоби; виконувати навчальні проекти хімічного й екологічного змісту.
Ініціативність: виявляти здатність до роботи в команді, бути ініціативним, генерувати ідеї, брати відповідальність за прийняття рішень, вести діалог задля досягнення спільної мети під час виконання хімічного навчального проекту.

Очікувані результати:

класифікують вуглеводи за їх властивостями;
наводять приклади вуглеводів та їх поширення у природі і харчових продуктах;
встановлюють та усвідомлюють причинно-наслідкові зв’язки між складом, будовою, властивостями і застосуванням вуглеводів;
висловлюють судження щодо впливу продуктів харчування на здоров’я людини;
розуміють біологічне значення вуглеводів для харчування людини;
формулюють відповіді на поставлені запитання;
використовувати хімічні знання у повсякденному вжитку.

Хід заняття

Частина І.

1.1. Організаційний етап.

Привітання викладача, перевірка присутніх та створення робочої атмосфери.

Викладач. Доброго дня! Ну що ж, починаємо наше заняття, а значить приймаємо його правила, а саме:

Сьогодні ми: Уважні! Організовані! Активні та толерантні!

Ваша робота сьогодні буде оцінена не лише в балах, а й цукерками. Чому саме ними, ви повинні сказати пізніше.

Правильна і повна відповідь – 3 бали (шоколадна цукерка), неповна відповідь – 2 бали (льодяники), неточна відповідь – 1 бал (без цукерки). Бали заносите в оцінювальний лист, який знаходиться у кожного на робочому місці (додаток 1).

1.2. Актуалізація опорних знань.

Група ділиться на дві підгрупи для виконання вправи.

Вправа «Сніжний ком».

Питання для групи №1.

Відомо, що плоди та фрукти мають солодкий смак. Як ви вважаєте, чому?

Очікувана відповідь: плоди і фрукти є солодкими тому, що у своєму складі мають глюкозу та фруктозу, які є солодкими на смак;

Яка молекулярна формула глюкози?

Відповідь: плоди і фрукти є солодкими тому, що у своєму складі мають глюкозу та фруктозу, які є солодкими на смак; молекулярна формула глюкози - С₆Н₁₂О₆;

Виноградний цукор – це історична назва …?

Очікувана відповідь: плоди і фрукти є солодкими тому, що у своєму складі мають глюкозу та фруктозу, які є солодкими на смак; молекулярна формула глюкози - С₆Н₁₂О₆; історична назва - виноградний цукор;

Який вуглевод може бродити?

Очікувана відповідь: плоди і фрукти є солодкими тому, що у своєму складі мають глюкозу та фруктозу, які є солодкими на смак; молекулярна формула глюкози - С₆Н₁₂О₆; історична назва - виноградний цукор; реакція бродіння характерна для глюкози;

Назвіть продукти бродіння глюкози?

Очікувана відповідь: плоди і фрукти є солодкими тому, що у своєму складі мають глюкозу та фруктозу, які є солодкими на смак; молекулярна формула глюкози - С₆Н₁₂О₆; історична назва - виноградний цукор; реакція бродіння характерна для глюкози; продуктом бродіння глюкози є – етиловий спирт (як варіант – молочна кислота);

Які функціональні групи містить молекула глюкози?

Очікувана відповідь: плоди і фрукти є солодкими тому, що у своєму складі мають глюкозу та фруктозу, які є солодкими на смак; молекулярна формула глюкози - С₆Н₁₂О₆; історична назва - виноградний цукор; реакція бродіння характерна для глюкози; продуктом бродіння глюкози є – етиловий спирт; молекула глюкози містить альдегідну групу – СОН та спиртову – ОН;

Чи буде для глюкози «реакція срібного дзеркала» - якісною?

Очікувана відповідь: плоди і фрукти є солодкими тому, що у своєму складі мають глюкозу та фруктозу, які є солодкими на смак; молекулярна формула глюкози - С₆Н₁₂О₆; історична назва - виноградний цукор; реакція бродіння характерна для глюкози; продуктом бродіння глюкози є – етиловий спирт; молекула глюкози містить альдегідну групу – СОН та спиртову – ОН; за альдегідною групою глюкоза вступатиме в реакцію «срібного дзеркала».

Питання для групи №2.

Молекула якого вуглеводню складається із молекул глюкози та фруктози ?

Очікувана відповідь: сахароза;

Яка молекулярна формула сахарози;

Очікувана відповідь: Молекула сахарози складається із молекул глюкози та фруктози; молекулярна формула сахарози – С₁₂Н₂₂О₁₁;

Як за фізичними властивостями можна розпізнати сахарозу від глюкози?

Очікувана відповідь: Молекула сахарози складається із молекул глюкози та фруктози;молекулярна формула сахарози – С₁₂Н₂₂О₁₁; при нагріванні сахароза плавиться;

Які ще вам відомі вуглеводи природного походження?

Очікувана відповідь: Молекула сахарози складається із молекул глюкози та фруктози;молекулярна формула сахарози – С₁₂Н₂₂О₁₁; при нагріванні сахароза плавиться; крохмаль та целюлоза – вуглеводи природного походження;

Полісахариди піддаються гідролізу з утворенням моносахаридів. До якого моносахариду буде гідролізуватися крохмаль?

Вуглевод, що утворює клейстер – це ?

Очікувана відповідь: Молекула сахарози складається із молекул глюкози та фруктози;молекулярна формула сахарози – С₁₂Н₂₂О₁₁; при нагріванні сахароза плавиться; крохмаль та целюлоза – вуглеводи природного походження; крохмаль гідролізується до глюкози; крохмаль здатний утворювати клейстер;

Як називається якісна реакція на крохмаль та її ознаки перебігу?

Очікувана відповідь: Молекула сахарози складається із молекул глюкози та фруктози; молекулярна формула сахарози – С₁₂Н₂₂О₁₁; при нагріванні сахароза плавиться; крохмаль та целюлоза – вуглеводи природного походження; крохмаль гідролізується до глюкози; крохмаль здатний утворювати клейстер; якісна реакція на крохмаль – йод-крохмальна реакція, її ознака – темно-синє забарвлення йоду;

Частина ІІ.

Одержання вуглеводів.

Прийом «Мозковий штурм»

Викладач. Вуглеводи входять до складу усіх живих організмів. На заняттях з біології ви вивчали процес, який відбувається в зелених листках рослин.

Запитання: Пригадайте, як називається даний процес, за яких умов він відбувається і які речовини утворюються?

Очікувана відповідь: процес, що відбувається в зелених листках рослин, називається фотосинтез та проходить у пігменті хлоропласта – хлорофілі – під дією сонячної енергії, у результаті якого утворюються вуглеводи та вода.

Викладач. Отже, схема цього процесу відображується хімічним рівнянням:

6Н₂О → С₆Н₁₂O₆ + 6СО₂ + 6О₂

Запитання: Пригадайте, які рослини здатні синтезувати сахарозу?

Очікувана відповідь: цукрова тростина, цукровий буряк, цукровий клен, береза

Викладач. Отже, схема цього процесу в рослинах:

С₆Н₁₂O₆ + С₆Н₁₂O₆→ С₁₂Н₂₂O₁₁+ H₂O

Викладач. Рівняння утворення крохмалю має вигляд:

nC₆H₁₂O₆ (C₆H₁₀O₅)n + nH₂O

а до якого типу хімічної реакції належить ця реакція?

Очікувана відповідь: ця реакція називається реакцією поліконденсації, мономер - C₆H₁₂O₆ , полімер - (C₆H₁₀O₅)n , побічний продукт - H₂O.

Хімічні властивості вуглеводів.

Повне окиснення глюкози:

В організмі людини і тварин глюкоза є основним і найбільш універсальним джерелом енергії для забезпечення метаболічних процесів. У тварин глюкоза допомагає пережити заморозки. Так, у деяких видів жаб перед зимою підвищується рівень глюкози в крові, за рахунок чого їх тіла здатні витримати заморозку в льоду.

С₆Н₁₂О₆ + O₂ 6CO₂ + 6H₂O + Q кДж

Броді́ння - біохімічний процес розкладу вуглеводів, що відбувається під впливом мікроорганізмів або їх ферментів. Дуже поширений у природі процес, який є основою виробництва багатьох харчових продуктів: хлібобулочних і молочнокислих виробів, алкогольних напоїв і харчових кислот. Найпоширенішими є спиртове і молочнокисле бродіння. Для забезпечення спиртового бродіння на практиці застосовують один вид дріжджів сімейства сахароміцетів – Sacharomyces cerevisiae. Ця багаточисленна ферментна система в якій здійснюється процес анаеробного перетворення вуглеводів з утворенням етилового спирту і вуглекислого газу. Цей процес застосовується при виробництві алкогольних напоїв із крохмалевмісної сировини: пшениці, ячменю, кукурудзи, рису, картоплі та ін. Сумарне рівняння спиртового бродіння не висвітлює всієї складності процесу:

Бродіння спиртове:

С₆Н₁₂О₆ дріжджі 2С₂Н₅ОН+ СО₂

Молочнокисле бродіння — процес анаеробного окиснення вуглеводів, кінцевим продуктом при якому виступає молочна кислота, звідси і назва реакції. Також молочнокисле бродіння відбувається у живих тканинах при великих навантаженнях за відсутності кисню. Молочнокисле бродіння використовується для консервації продуктів харчування з метою тривалого збереження (приклад — квашення овочів, сирокопчення), приготування кисломолочних продуктів (кефір, ряжанка, йогурт, сметана), силосування рослинної маси, а також біотехнологічного способу виробництва молочної кислоти.

Бродіння молочно-кисле:

С₆Н₁₂О₆ ферменти 2СН₃-СНОН-СООН

молочна кислота

Гідроліз - (грец. hydor -вода + lysis- розкладання, розпадання) - реакція обмінної взаємодії речовин з водою. Ферментативний гідроліз крохмалю відбувається у багатьох харчових технологіях: приготування тіста і випікання хліба, виробництві пива, квасу, спирту, органічних кислот, різних продуктів: глюкози, патоки, цукрових сиропів.

Гідроліз сахарози може відбуватися у присутності харчових кислот, при незначному нагріванні. Утворенні при цьому глюкоза і фруктоза беруть участь в реакціях дегідратації, карамелізації, утворюючи ароматичні і забарвлені продукти.

Гідроліз сахарози:

Якщо прокип'ятити розчин цукрози з декількома краплями соляної чи сірчаної кислоти і нейтралізувати кислоту лугом, а після цього нагріти розчин, то з'являються молекули з альдегідними групами, які і відновлюють гідроксид міді(II) до оксиду міді(I). Ця реакція показує, що сахароза за каталітичної дії кислоти піддається гідролізу, в результаті чого утворюються глюкоза і фруктоза:

H₂SO₄;t

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

Глюкоза Фруктоза

Гідроліз крохмалю та целюлози відбувається ступінчасто до глюкози

ферменти

(С₆Н₁₀О₅)n + nH₂O nC₆H₁₂O₆

Залежно від умов перебігу реакції гідролізу крохмалю може здійснюватися поетапно з утворенням проміжних продуктів.

(С₆Н₁₀О₅)n (С₆Н₁₀О₅)m хС₁₂Н₂₂О₁₁ nС₆Н₁₂О₆

^{крохмаль}^{декстрин}^{мальтоза}^{глюкоза}

Для полегшення засвоєння крохмалю продукти, що містять його, термічно обробляють, тобто варять, печуть. Процеси декстринізації (утворення декстринів), сприяють кращому засвоєнню організмом крохмалю й наступному гідролізу його до глюкози.

У харчовій промисловості крохмаль використовується у виробництві ковбасних, кондитерських і кулінарних виробів. Його також застосовують для одержання глюкози, у виробництві паперу, текстилю, клеїв, лікарських засобів тощо.

Якісна реакція на крохмаль – йод-крохмальна реакція.

Молекула крохмалю має складну будову і складається з двох структур: амілози (15-25%) та амілопектину (75-85%).

Реакція крохмалю з йодом є якісною саме на амілозну структуру молекули крохмалю, хімічна реакція якої має вигляд:

(С₆H₁₀O₅)_n + nI₂ → (С₆H₁₀O₅)_n · nI₂

^{комплексна сполука,}

^{інтенсивно-синє забарвлення}

Таке забарвлення з’являється, якщо на зріз або скибочку продукту, що містить крохмаль крапнути розчин йоду.

Молекула глюкози є альдегідоспиртом, тому глюкоза вступає в реакції, характерні як для багатоатомних спиртів, так і альдегідів.

Як альдегід глюкоза вступає в реакцію «срібного дзеркала» і окиснюється до глюконової кислоти.

^{глюконова кислота}

Відновлюється воднем до шестиатомного спирту сорбіту.

Реакція відновлення:

^сорбіт

Сорбі́т , також сорбітол- шестиатомний спирт, солодкий на смак. Сорбіт вперше був виділений з плодів горобини. Солодкість сорбіту- 0,48 від солодкості сахарози, енергетична цінність - 390 ккал. Сорбіт не підвищує вмісту глюкози в крові, тому його використовують замість цукру в харчуванні людей, хворих на цукрувий діабет. Використовується у виробництві аскорбінової кислоти. Зареєстрований як харчова добавка за кодом E420.

Лабораторний дослід. Взаємодія глюкози з купрум (II) гідроксидом

Дослід 1. У пробірку до 2-3 краплин розчину мідного купоросу долийте

2-3 мл розчину натрій гідроксиду (натрій гідроксид має бути в надлишку). До добутого осаду долийте такий самий об’єм розчину глюкози й суміш збовтайте. Як змінилося забарвлення розчину? Наявність якої функціональної групи підтверджує даний дослід?

Рис.1. Взаємодія глюкози з купрум(ІІ) гідроксидом за нормальних умов

NaOH + CuSO₄ Na₂SO₄ + Cu(OH)₂

^{синій колір}

Cu(OH)₂ + CH₂OH-(CHOH)₄-COH Осад розчиняється, розчин

стає прозорим і набуває яскраво-синього кольору.

Дослід 2. Нагрійте вміст пробірки. Які зміни спостерігаються? Про наявність якої функціональної групи в молекулі глюкози свідчить цей дослід?

Рис.2. Взаємодія глюкози з купрум(ІІ) гідроксидом при нагріванні

CH₂OH-(CHOH)₄-COH + NaOH +CuSO₄ CH₂OH-(CHOH)₄-CОOH + CuOH

^{жовто-помаранчевий}

CuOH Cu₂O + H₂O

^{розчин червоно-цегельний}

Частина ІІІ.

3.1. Узагальнення та закріплення знань

Скласти пазли (додаток 2) та дати відповіді на наступні питання відповідно із зображеннями на картинці пазлів:

назва речовин;
клас до якого належать речовини;
назва хімічної реакції;
рівняння хімічної реакції.

3.2. Виставлення оцінок та їх обґрунтування

За підсумком отриманих балів оціночного листа.

Викладач. Як ви вважаєте, чому саме з допомогою цукерок будуть оцінюватися ваші відповіді, як цукерки пов’язанні з нашим заняттям сьогодні. Правильно, саме до складу цукерок входять солодкі на смак вуглеводи.

3.3. Домашнє завдання.

За останні 150 років споживання цукру нестримно збільшилося в набагато більшій мірі, ніж вважає корисним медицина. В Україні його реальне споживання досягло 70 - 100 г на добу. В інших країнах ще вище: в Англії – 130 г, а серед підлітків – 156 г на добу.

За цукром закріпилася назва "біла смерть". У літературі з дієтології з'явилося поняття "цукроголик". Річ у тому, що цукор є рафінованим продуктом, що призводить до недоотримання людиною сотень, а можливо, і тисяч різноманітних біологічно-активних речовин, які засвоювали наші предки з їжею впродовж мільйонів років. Невипадково цукровий діабет літніх людей називали "хворобою кондитерів".

Прихильники здорового харчування радять утриматися від вживання також крохмалю, але "правильний" крохмаль дуже потрібен організму.

І тому вашим домашнім завданням буде:

продовжити вивчення впливу вуглеводів на організм людини та їх значення для організму людини;
виготувати пам’ятку, лепбук які візьмуть участь у конкурсі під час предметного тижня на тему:

«Профілактика цукрового діабету»
«Легкі вуглеводи. Користь чи небезпека?»
«Крохмаль, за який організм скаже "дякую"»

3.4. Зворотній зв'язок

У вас на столах є конверти в яких вам потрібно залишити одну із карток: портфель, сміттєвий кошик або м’ясорубку (додаток 3).

Якщо інформація знадобиться Вам в подальшому оберіть – портфель;

Якщо ви обдумуєте отриману інформацію, та ще не вирішили як поставитися до неї оберіть – м’ясорубку;

Якщо Ви сьогодні ніякої корисної інформації не отримали для себе оберіть – сміттєвий кошик.

Література

Основна:

Савчин М.М. Хімія (рівень стандарту): Підр. для 10 кл. закладів загальної середньої освіти / М.М. Савчин – Киів, Грамота, 2018 –

208 с. : іл.;

Попель П.П. Хімія (рівень стандарту): Підр. для 10 кл. закладів загальної середньої освіти / П.П. Попель, Л.С. Крикля – Киів, ВЦ «Академія», 2018 - 256 с. : іл.;

Додаткова:

Інтернет ресурси:

https://studopedia.su/5_28805_brodinnya-vuglevodiv.html

https://subject.com.ua/chemistry/zno/181.html

https://edufuture.biz/index.php?title=Вуглеводи:_глюкоза._

http://www.chemistry.in.ua/grade-9/glucose

https://tsn.ua/blogi/themes/health_sport/krohmal-za-yakiy-organizm-skazhe-dyakuyu-1167297.html

Додаток 1

ОЦІНЮВАЛЬНИЙ ЛИСТ РОБОТИ СТУДЕНТА

Група ___________ ПІБ студента________________________

№ з/п	Вид діяльності студента	Бали за відповідь
№ з/п	Вправа «Сніжний ком»	1	2	3
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
	Завдання «Пазли»	5	6	7


	Загальна кількість

Додаток 2

$D:\таня\пазли вуглеводи\пазлы готовые\Screenshot_6.png$ $D:\таня\пазли вуглеводи\пазлы готовые\Screenshot_3.png$

Орієнтовна відповідь: зображені продукти містять:

глюкозу та фруктозу С₆Н₁₂О₆, клас вуглеводи, моносахариди
клітковину, крохмаль (-С₆Н₁₀О₅-)n, клас вуглеводи, полісахариди.

Всі вуглеводи в організмі окиснюються до вуглекислого газу, води та енергії, що вивільняється:

С₆Н₁₂О₆+ 6О₂ → 6СО₂ + 6Н₂О + Q кДж
С₁₂Н₂₂О₁₁ + 12О₂ → 12СО₂ + 11Н₂О + Q кДж
(С₆Н₁₀О₅)n + 6nО₂ → 6nСО₂ + 5nН₂О + Q кДЖ

$D:\таня\пазли вуглеводи\пазлы готовые\Screenshot_7.png$

Орієнтовна відповідь: реакція відновлення глюкози до шестиатомного спирту сорбіту:

^сорбіт

Сорбіт не підвищує вмісту глюкози в крові,тому його використовують замість цукру в харчуванні людей, хворих на цукрувий діабет. Зареєстрований як харчова добавка за кодом E420.

$D:\таня\пазли вуглеводи\пазлы готовые\Screenshot_5.png$

Орієнтовна відповідь: оскільки молекула глюкози містить альдегідну групу, то значить здатна вступати в реакції, характерні для альдегідів, тобто реакцію «срібного дзеркала» .

^{глюконова кислота}

$D:\таня\пазли вуглеводи\пазлы готовые\Screenshot_2.png$

$D:\pomoika\Новая папка\пазл\1357.png$ $D:\таня\пазли вуглеводи\пазлы готовые\Screenshot_4.png$

Орієнтовна відповідь: Молочнокисле бродіння вуглеводів, кінцевим продуктом при якому виступає молочна кислота. Молочнокисле бродіння використовується для консервації продуктів харчування з метою тривалого збереження (приклад - квашення овочів); приготування кисломолочних продуктів:кефір, ряжанка, йогурт, сметана.

С₆Н₁₂О₆ ферменти 2СН₃-СНОН-СООН

молочна кислота

$D:\таня\пазли вуглеводи\пазлы готовые\Screenshot_1.png$

Орієнтовна відповідь: Спиртове бродіння, біохімічний процес розкладу вуглеводів, що відбувається під впливом мікроорганізмів або їх ферментів. Цей процес застосовується при виробництві алкогольних напоїв із глюкозовмісної сировини: ягід та фруктів

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂