Полисахариды
план-конспект урока по химии (10 класс) на тему

Урок «Полисахариды».

Цели урока: формирование представлений о важнейших полисахаридах: крахмале и целлюлозе -  в сравнении их строения, свойств, применения и значения в природе.

Задачи: 1) обучающие - закрепить умение писать реакции, характеризующие химические свойства моносахаридов на примере глюкозы; сравнить строение и свойства крахмала и целлюлозы; на основе межпредметных связей органической химии и биологии показать значение полисахаридов в строении и функционировании живой природы; формирование навыков и умений информационно – поисковой деятельности в процессе подготовки проекта,

              2) развивающие - развитие познавательного интереса к химии и биологии, выработка умений сравнивать, классифицировать, выделять существенные признаки, обобщать изучаемые свойства и делать аргументированные выводы; формирование  умения устанавливать причинно- следственные связи,  самостоятельности учащихся по добыванию и применению знаний; развитие практических умений и навыков в процессе выполнения лабораторных опытов.

             3) воспитательные - способствовать воспитанию коммуникабельности, умению общаться на деловом уровне, адаптации работы в группе, паре; расширение кругозора обучающихся о применении полисахаридов и их роли в природе.

Тип урока: Урок изучения нового материала с использованием компьютерных технологий.

Оборудование и реактивы: ПК, проектор, экран, образцы крахмала и целлюлозы, образцы тканей из ацетатного шелка, образцы продуктов, содержащих крахмал (картофель, рис, макароны, геркулес и белый хлеб), йодная настойка, вода горячая, лёд, химические стаканы, пипетки, фарфоровые чашечки.

Ход Урока

I. Вступительное слово учителя

Наливаешь крепкий чай,
Хорошенько сахарозу
В чашке ложкой размешай.
Виноградную глюкозу,
И медовую фруктозу,
И молочную лактозу
Любят взрослый и малыш.
Но крахмалом и клетчаткой,
Что совсем-совсем несладки,
Тоже нас не удивишь.
Так устроена природа –
Это тоже…       УГЛЕВОДЫ (отвечают учащиеся)

- Сегодня на уроке, как вы поняли из стихотворения, мы продолжим  изучение класса органических соединений - углеводы.

(Заставка на экране – крахмал и целлюлоза). С момента своего появления на Земле человек употребляет растительную пищу, богатую крахмалом, использует для своих нужд древесину и другие растительные объекты, содержащие большое количество целлюлозы. В настоящее время человек уже умеет выделять и перерабатывать природные полимеры, получая из них ценные вещества, материалы, продукты: бумагу и ткани, муку и патоку, спирт и древесный уголь.
Сегодня на уроке мы с вами рассмотрим важнейшие полисахариды: крахмал и целлюлозу. Сравним их по строению, физическим и химическим свойствам, вспомним из курса биологии о нахождении полисахаридов в природе, расширим ваши знания о применении крахмала и целлюлозы.

 Запись темы урока в тетрадях. «Полисахариды. Крахмал и целлюлоза».

II. Актуализация знаний

Давайте вспомним классификацию углеводов (фронтальная беседа с классом)

Какие они бывают? Приведите примеры соединений относящихся к данному классу.

Почему глюкозу называют альдегидоспиртом? Изобразите структурную формулу глюкозы на доске. Какие свойства глюкозы этим обусловлены?

Почему фруктозу называют кетоноспиртом? Превратите формулу глюкозы в фруктозу (на доске).

Характерна ли для фруктозы реакция «серебряного зеркала»? Почему?

Запишите уравнения реакций спиртового и молочно-кислого брожения глюкозы (на доске). В каких областях нашли применение данные процессы? При каких условиях возможны данные реакции?

III. Изучение нового материала

 Итак, сегодня наша задача сравнить крахмал и целлюлозу.

(Обучающиеся в течение урока заполняют в тетрадях таблицу, которая изображена на доске).

Сравнительная характеристика крахмала и целлюлозы

(Рассказ учителя с элементами беседы в сопровождении презентации).

- Какие продукты содержат крахмал? (Ответы учащихся: картофель, хлеб, рис, мука и т.д.).

- Назовите процесс, в результате которого в листьях растений образуется крахмал. (Фотосинтез).

Учитель: крахмал образуется в зелёных растениях при поглощении ими энергии солнечного света. В клетках, содержащих хлорофилл, из углекислого газа и воды синтезируется глюкоза, которая затем превращается в крахмал. Крахмал содержится в цитоплазме растительных клеток в виде зерен запасного питательного вещества. Картофельные клубни содержат крахмала около 20%, пшеничные и кукурузные зёрна – около 70%, а рисовые – до 80%.

Заполнение первой строки таблицы.

Рассмотрим состав и строение крахмала.

- Назовите общую формулу крахмала. Запишите её в тетради (и на доске)

(Учащиеся заполняют вторую строку в таблице: «состав»)

Учитель: Крахмал - природный полимер. Структурными звеньями макромолекул крахмала являются остатки молекул циклической α-глюкозы. Макромолекулы крахмала неодинаковы по размерам: в них входит разное число структурных звеньев – от нескольких сотен до нескольких тысяч, поэтому неодинакова их молекулярная масса.

Учащиеся заполняют третью строку таблицы «структурное звено»

Теперь я попрошу изобразить, каким образом два мономера соединяются в крахмале, используя уже имеющиеся у вас знания о циклических формах глюкозы.

Учитель: макромолекулы крахмала различаются не только размерами, а, следовательно, массой, но и структурой. Он является смесью двух веществ: амилозы и амилопектина. Амилоза имеет линейную структуру, она растворяется в воде. На её долю приходится 10-20%. У амилопектина структура разветвленная, в воде он не растворяется, а только набухает. На его долю приходится 80-90%.

Теперь давайте обратим внимание на физические свойства крахмала. Попробуем их описать.

(Учащиеся устно описывают физические свойства образца крахмала, пробуя растворить его в воде. (Ответ: белый порошок, без запаха, нерастворимый в холодной воде, в горячей воде образует клейстер). Заполняют 4 строку таблицы «физические свойства»

Переходим к изучению химических свойств полисахаридов.

В древности недобросовестные торговцы подмешивали в сметану муку, чтобы она становилась гуще. Обнаружить такой обман можно было очень легко. Для этого достаточно было капнуть маленькую капельку йода на сметану. И если продукт содержал крахмал, то иод приобретал синюю окраску.

Как называется такая реакция, которая позволяет распознавать вещества? (Качественная). Просмотр видеофрагмента.

Учитель: характерной реакцией крахмала является его взаимодействие с иодом. Этим свойством пользуются при определении крахмала в пищевых продуктах. При нагревании синее окрашивание исчезает, при охлаждении появляется вновь. (Если время позволит – можно проделать этот опыт в классе).

Сейчас мы с вами постараемся обнаружить крахмал в различных продуктах питания, с которыми сталкиваемся каждый день. Перед вами картофель, рис, макароны, геркулес и белый хлеб. Добавьте к каждому образцу йодную настойку.

(Учащиеся выполняют лабораторные опыты). Что вы наблюдаете? Какие продукты содержат больше крахмала, какие меньше? Почему вы так думаете?

Учитель: Благодаря наличию гидроксогрупп крахмал способен образовывать эфиры, которые не нашли практического применения. Просмотр видеоопыта.

Учитель: крахмал сравнительно легко подвергается гидролизу. В зависимости от условий гидролиз может протекать ступенчато, с образованием различных промежуточных продуктов – декстринов, мальтозы, глюкозы.

Учащиеся заполняют пятую строку таблицы «химические свойства»

Рассмотрим применение крахмала. В каких областях крахмал нашёл широкое применение? (Ответы: пищевая, кондитерская, и др.)

Учитель: крахмал – ценный питательный продукт. Непосредственно крахмал не усваивается организмом. Чтобы облегчить его усвоение, продукты, содержащие крахмал, подвергают воздействию высоких температур. Происходит частичный гидролиз крахмала и образуются декстрины, растворимые в воде. В пищеварительном тракте они подвергаются дальнейшему гидролизу с образованием глюкозы, которая усваивается организмом.

Крахмал используют в производстве клея, при обработке белья, в кондитерской промышленности. (Заполнение 6 строки таблицы: «применение крахмала»)

Учитель: теперь рассмотрим признаки целлюлозы в сравнении с крахмалом.  - Давайте вспомним из курса ботаники, какие материалы содержат целлюлозу? (Ответы обучающихся).

Учитель: целлюлоза, или клетчатка, входит в состав растений, образуя в них оболочки. Отсюда происходит и её название – от лат. Cellula, что значит – клетка. Целлюлоза придаёт растениям прочность и эластичность и является своеобразным скелетом растительных клеток. Волокна хлопка содержат до 98% целлюлозы, волокна льна – до 80%, а в древесине – около 50%. (Заполнение первой строки таблицы «нахождение целлюлозы в природе»)

Учитель: чистая целлюлоза – белое твёрдое вещество (демонстрация ваты), не растворимое в воде и обычных растворителях, но хорошо растворяется в аммиачном растворе гидроксида меди (II) (реактив Швейцера). (лабораторный опыт – растворение целлюлозы в органическом растворителе). (Заполнение 4 строки в таблице «физические свойства целлюлозы»)

Учитель: целлюлоза, как и крахмал, является природным полимером. Оказалось, что они имеют одинаковые по составу структурные звенья и одну и ту же молекулярную формулу – (C6H10O5)n. В чём же отличие? А отличие в структуре макромолекул. Молекулы крахмала имеют линейную или разветвлённую структуру, целлюлоза – только линейную. Это объясняет то, что целлюлоза образует такие волокнистые материалы, как хлопок, лён и т.д. (Демонстрация образцов тканей из льна и хлопка). В природных волоконцах макромолекулы целлюлозы располагаются в одном направлении, т.е. ориентированы вдоль оси волокна. Возникающие при этом многочисленные водородные связи между гидроксогруппами разных макромолекул обусловливают высокую прочность этих волокон.

Давайте отметим состав и структурное звено целлюлозы (Заполнение 2 и 3 строки таблицы «состав» и «структурное звено целлюлозы»).

Учитель: целлюлоза состоит из остатков β-глюкозы. А в чём отличие α- глюкозы от β- глюкозы? Изобразите на доске, как буду выглядеть два мономера в составе целлюлозы.

В пищеварительном тракте жвачных животных целлюлоза подвергается гидролизу под действием микроорганизмов кишечника.

Учитель: рассмотрим химические свойства целлюлозы.

Целлюлоза легко горит с образованием углекислого газа и воды. Поэтому природные объекты с её высоким содержанием, например, древесина, используются как топливо.

(C6H10O5)n + 6n O2 →6n CO2 + 5n H2O + Q

При нагревании древесины без доступа воздуха происходит её термическое разложение, приводящее к образованию ценных органических веществ (ацетона, уксусной кислоты, метанола) и древесного угля.

Подобно крахмалу, но с меньшей скоростью, целлюлоза гидролизуется под действием минеральных кислот. В итоге образуется глюкоза.

(C6H10O5)n + n H2O → t  n С6Н12О6

Учитель: Целлюлоза способна образовывать эфиры. Каждое структурное звено целлюлозы содержит по 3 гидроксильные группы. За счёт них целлюлоза может давать простые и сложные эфиры. Большое значение имеют азотнокислые эфиры целлюлозы. Они получаются при действии на целлюлозу азотной кислоты в присутствии серной кислоты. В зависимости от условий, получают динитроцеллюлозу или тринитроцеллюлозу. (Заполнение 5 строки таблицы «химические свойства целлюлозы»)

Учитель: Остановимся немного подробнее на свойствах нитроцеллюлозы. Их общее свойство – горючесть. Просмотр видео.

Тринитрат целлюлозы, называемый пироксилином, - сильновзрывчатое вещество. Его применяют для производства бездымного пороха. Просмотр видео.

Заполним 6 строку таблицы «применение целлюлозы»: целлюлоза используется с давних времён. Она идёт на изготовление тканей, верёвок, канатов. Путём гидролиза целлюлозы и брожения образующейся при этом глюкозы получают этиловый спирт, идущий на производство бутадиена для синтеза каучука. Эфиры необходимы в производстве нитролаков, киноплёнки, искусственных волокон, взрывчатых веществ. Целлюлоза используется в строительстве и при изготовлении бумаги.

Учитель:  С давних времён человек использует волокнистые природные материалы для изготовления одежды и различных изделий домашнего обихода. По мере увеличения потребностей населения и развивающейся техники возникла потребность получать химические волокна.

Давайте откроем учебники на с 210 и прочтём, как происходит формование ацетатного волокна (обучающийся читает вслух) (Габриелян О.С., Химия 10 класс, 2011г.)

(Работа с рис. 34 учебника и текстом  на с. 210, рассматривают образцы тканей из ацетатного шелка)

IV. Закрепление изученного материала

Итак, сегодня мы познакомились с очень важным и широко распространенным классом соединений – полисахаридами. Сейчас мы знаем о них гораздо больше, чем раньше. Давайте проверим, а что же мы запомнили.

«Крахмал и целлюлоза» (слайд)

Какие утверждения верны

1 вариант - крахмал, 2 вариант - целлюлоза

1.Это моносахарид

2.Хорошо растворим в воде

3.Это дисахарид.

4.Образует коллоидный раствор в горячей воде.

5.Волокнистое вещество.

6.Это полисахарид.

7.Порошкообразное вещество.

8.Вступает в реакцию этерификации

9.Используется для получения волокон.

10.Подвергается гидролизу.

11.Применяется в кондитерском деле.

12.Используется для получения лаков, красок, искусственного шелка.

13. Дает синее окрашивание при взаимодействии и иодом.

Ответы: 1: 4, 6, 7, 8, 10, 11, 13. 2: 5, 6, 8, 9, 10, 12.

Домашнее задание.

Повторить тему «Углеводы». Найти ответ на вопрос: Сок зеленого яблока дает реакцию с иодом , а спелого яблока – реакцию серебряного зеркала. Почему?