урок по химии.10 класс."Полисахариды. Крахмал и целлюлоза".
план-конспект урока по химии (10 класс) по теме

Открытый урок в 10 классе

по теме: «Полисахариды. Крахмал и целлюлоза».

                                                                Отрепьева В.М.

                                                        учитель химии МБОУ «Школа №3»

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 элементами исследовательской работы.

Оборудование и реактивы:

• компьютер,
• медиапроектор,
• экран,
• образцы крахмала и целлюлозы,
• образцы тканей из ацетатного шелка,
• ватная палочка
• накрахмаленная ткань
• водный раствор спиртовой настойки  йода, вода горячая, лёд.
• химические стаканы, пипетки, фарфоровые чашечки,
• учебник, тетрадь.

Слайд №1- 3. На слайдах вы видели известных вам ученых: Джозеф Пристли (13 марта 1733—6 февраля 1804) — британский священник-диссентер, естествоиспытатель, философ, общественный деятель. Вошёл в историю, прежде всего, как выдающийся химик, открывший кислород), Юлиус фон Сакс (немецкий биолог 2 октября1832 — 29 мая 1897), Климент Арка́дьевич Тимиря́зев (22 мая (3 июня) 1843, Санкт-Петербург — 28 апреля 1920, Москва) — русский естествоиспытатель. Как вы думаете какое открытие объединяет этих великих ученых? Пристли доказал, что растения выделяют кислород. Юлиус фон Сакс влияние света на образование крахмала. Климент Арка́дьевич Тимиря́зев - Русский естествоиспытатель, специалист по физиологии растений, крупный исследователь фотосинтеза. Чем же так заинтересовал ученых данный процесс

Фотосинтез - уникальный процесс, происходящий в природе, в результате которого образуются углеводы, осуществляется только в зеленых растениях. Растение – единственная в своем роде «живая фабрика», где при помощи энергии Солнца из неорганических веществ СО2(углекислого газа) и Н2О (воды) образуются органические вещества – углеводы и выделяется кислород (О2). Все прочие органические вещества в любых организмах синтезируются при участии углеводов, образовавшихся за счет фотосинтеза. Роль этого процесса на Земле трудно переоценить. Это единственный источник кислорода в атмосфере нашей планеты и органического углерода всей живой природы.

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.

Слайд 4-6 Запись темы урока в тетрадях. «Полисахариды. Крахмал и целлюлоза».

III. 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 (у доски). В каких областях нашли применение данные процессы? При каких условиях возможны данные реакции?

IV. Изучение нового материала

Итак, сегодня наша задача сравнить крахмал и целлюлозу.

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

Слайд 7

Сравнительная характеристика крахмала и целлюлозы

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%.

Давайте заполним первую строку таблицы.

Слайд 8 Рассмотрим состав и строение крахмала.

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

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

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»

Слайд 9.

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.

Очень часто недобросовестные торговцы подмешивают в мед муку или крахмал, чтобы он становился гуще. Обнаружить такой обман можно было очень легко. Для этого достаточно было капнуть маленькую капельку йода на мед. И если продукт содержал крахмал, то йод приобретал синюю окраску.

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

Характерной реакцией крахмала является его взаимодействие с йодом. 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 раствор настойки йода .

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

Крахмал сравнительно легко подвергается гидролизу. В зависимости от условий гидролиз может протекать ступенчато, с образованием различных промежуточных продуктов – декстринов, мальтозы, глюкозы. Видео гидролиза крахмала

                ферменты                ферменты                ферменты        ферменты

(С6Н10О5)n                  (С6Н10О5)m                С12Н22О11                 С6Н12О6                 С2Н5ОH

крахмал                        дектрины                мальтоза                        глюкоза                        спирт

Домашнее исследование. Ферментативный гидролиз крахмала. В слюне человека находится пищеварительный фермент амилаза. Под действием амилазы (птиалина) происходит гидролиз крахмала. Разжуйте хорошо (не менее 10 минут) маленький кусочек черного хлеба. Меняются ли вкусовые ощущения? Чем это можно объяснить? Поместите его в фарфоровую чашку. Внесите в нее каплю раствора йода. Что наблюдаете? Какой можно сделать вывод? Расскажите о результатах своих опытов.

Возьмите ватную палочку, лежащую у вас на столе, смочите ее слюной и сделайте надпись на накрахмаленной  салфетке. Нанесите раствор йода и зажмите в ладошках на 1- 2 минуты. Что вы наблюдаете? Почему не везде мы видим «качественную» реакцию на крахмал?

Учащиеся заполняют пятую строку таблицы «химические свойства»

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

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»)

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

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»)

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 орг. растворителе). (Заполнение 4 строки в таблице «физические свойства целлюлозы»)

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 полимера. 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»).

Целлюлоза состоит из остатков β-глюкозы. А в чём отличие α- глюкозы от β- глюкозы?

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

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

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»)

Остановимся немного подробнее на свойствах нитроцеллюлозы. Их общее свойство – горючесть.

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

Реакция образования сложных эфиров имеет очень большое промышленное значение. Сейчас мы убедимся в этом на примере получения триацетилцеллюлозы. Её получают в реакции с уксусным ангидридом. Полученную ди – и триацетат целлюлозы используют для приготовления искусственного ацетатного волокна. (Демонстрация образцов ткани из искусственного и синтетического материала). А в чём отличие искусственных волокон от синтетических? (Ответ: искусственные волокна получают из природных материалов, а синтетические – из полученных химическим путём веществ).

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.

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 165 и прочтём, как происходит формование ацетатного волокна (обучающийся читает вслух).

( Работа с рис. 83 учебника и текстом на с. 165, рассматривают образцы тканей из ацетатного шелка)

V. 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.

Фронтальная беседа по вопросам:

• Какое вещество является мономером крахмала? Целлюлозы?
• В клетках каких живых организмов образуются крахмал, целлюлоза,
• Какие функции выполняют в клетках живых организмов полисахариды?
• Сравните относительные молекулярные массы крахмала и целлюлозы. У какого вещества она больше? Почему?
• Чем отличаются крахмал и целлюлоза по строению? Что общего в их строении?
• Какие химические свойства, обусловленные наличием гидроксогрупп, проявляют крахмал и целлюлоза?
• При каких условиях происходит гидролиз полисахаридов?
• Каким изменениям подвергаются крахмал и целлюлоза в пищеварительном тракте человека и животных? Запишите уравнение реакции гидролиза крахмала. Переваривается ли целлюлоза в желудках большинства животных и человека? Почему?
• Можно ли из крахмала получить волокна, а затем ткань? Почему?

Презентация мини – проекта «Обнаружение крахмала в продуктах питания»

Подведение итогов.

Домашнее задание: §15, вопр3,7 (п.)

крахмал пищи

(хлеб, картофель, крупа)

        ферменты (гидролиз)

        желудочно-кишечного тракта

Глюкоза                         окисление                        СО2, Н2О

                                в клетке                        энергия

ферменты

печени

Гликоген

запасное питательное         ферменты (гидролиз)                Глюкоза

вещество

Открытый урок в 10 классе

по теме: «Полисахариды. Крахмал и целлюлоза».

                                                                Отрепьева В.М.

                                                        учитель химии МБОУ «Школа №3»

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 элементами исследовательской работы.

Оборудование и реактивы:

• компьютер,
• медиапроектор,
• экран,
• образцы крахмала и целлюлозы,
• образцы тканей из ацетатного шелка,
• ватная палочка
• накрахмаленная ткань
• водный раствор спиртовой настойки  йода, вода горячая, лёд.
• химические стаканы, пипетки, фарфоровые чашечки,
• учебник, тетрадь.

Слайд №1- 3. На слайдах вы видели известных вам ученых: Джозеф Пристли (13 марта 1733—6 февраля 1804) — британский священник-диссентер, естествоиспытатель, философ, общественный деятель. Вошёл в историю, прежде всего, как выдающийся химик, открывший кислород), Юлиус фон Сакс (немецкий биолог 2 октября1832 — 29 мая 1897), Климент Арка́дьевич Тимиря́зев (22 мая (3 июня) 1843, Санкт-Петербург — 28 апреля 1920, Москва) — русский естествоиспытатель. Как вы думаете какое открытие объединяет этих великих ученых? Пристли доказал, что растения выделяют кислород. Юлиус фон Сакс влияние света на образование крахмала. Климент Арка́дьевич Тимиря́зев - Русский естествоиспытатель, специалист по физиологии растений, крупный исследователь фотосинтеза. Чем же так заинтересовал ученых данный процесс

Фотосинтез - уникальный процесс, происходящий в природе, в результате которого образуются углеводы, осуществляется только в зеленых растениях. Растение – единственная в своем роде «живая фабрика», где при помощи энергии Солнца из неорганических веществ СО2(углекислого газа) и Н2О (воды) образуются органические вещества – углеводы и выделяется кислород (О2). Все прочие органические вещества в любых организмах синтезируются при участии углеводов, образовавшихся за счет фотосинтеза. Роль этого процесса на Земле трудно переоценить. Это единственный источник кислорода в атмосфере нашей планеты и органического углерода всей живой природы.

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.

Слайд 4-6 Запись темы урока в тетрадях. «Полисахариды. Крахмал и целлюлоза».

III. 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 (у доски). В каких областях нашли применение данные процессы? При каких условиях возможны данные реакции?

IV. Изучение нового материала

Итак, сегодня наша задача сравнить крахмал и целлюлозу.

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

Слайд 7

Сравнительная характеристика крахмала и целлюлозы

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%.

Давайте заполним первую строку таблицы.

Слайд 8 Рассмотрим состав и строение крахмала.

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

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

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»

Слайд 9.

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.

Очень часто недобросовестные торговцы подмешивают в мед муку или крахмал, чтобы он становился гуще. Обнаружить такой обман можно было очень легко. Для этого достаточно было капнуть маленькую капельку йода на мед. И если продукт содержал крахмал, то йод приобретал синюю окраску.

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

Характерной реакцией крахмала является его взаимодействие с йодом. 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 раствор настойки йода .

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

Крахмал сравнительно легко подвергается гидролизу. В зависимости от условий гидролиз может протекать ступенчато, с образованием различных промежуточных продуктов – декстринов, мальтозы, глюкозы. Видео гидролиза крахмала

                ферменты                ферменты                ферменты        ферменты

(С6Н10О5)n                  (С6Н10О5)m                С12Н22О11                 С6Н12О6                 С2Н5ОH

крахмал                        дектрины                мальтоза                        глюкоза                        спирт

Домашнее исследование. Ферментативный гидролиз крахмала. В слюне человека находится пищеварительный фермент амилаза. Под действием амилазы (птиалина) происходит гидролиз крахмала. Разжуйте хорошо (не менее 10 минут) маленький кусочек черного хлеба. Меняются ли вкусовые ощущения? Чем это можно объяснить? Поместите его в фарфоровую чашку. Внесите в нее каплю раствора йода. Что наблюдаете? Какой можно сделать вывод? Расскажите о результатах своих опытов.

Возьмите ватную палочку, лежащую у вас на столе, смочите ее слюной и сделайте надпись на накрахмаленной  салфетке. Нанесите раствор йода и зажмите в ладошках на 1- 2 минуты. Что вы наблюдаете? Почему не везде мы видим «качественную» реакцию на крахмал?

Учащиеся заполняют пятую строку таблицы «химические свойства»

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

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»)

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

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»)

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 орг. растворителе). (Заполнение 4 строки в таблице «физические свойства целлюлозы»)

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 полимера. 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»).

Целлюлоза состоит из остатков β-глюкозы. А в чём отличие α- глюкозы от β- глюкозы?

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

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

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»)

Остановимся немного подробнее на свойствах нитроцеллюлозы. Их общее свойство – горючесть.

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

Реакция образования сложных эфиров имеет очень большое промышленное значение. Сейчас мы убедимся в этом на примере получения триацетилцеллюлозы. Её получают в реакции с уксусным ангидридом. Полученную ди – и триацетат целлюлозы используют для приготовления искусственного ацетатного волокна. (Демонстрация образцов ткани из искусственного и синтетического материала). А в чём отличие искусственных волокон от синтетических? (Ответ: искусственные волокна получают из природных материалов, а синтетические – из полученных химическим путём веществ).

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.

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 165 и прочтём, как происходит формование ацетатного волокна (обучающийся читает вслух).

( Работа с рис. 83 учебника и текстом на с. 165, рассматривают образцы тканей из ацетатного шелка)

V. 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.

Фронтальная беседа по вопросам:

• Какое вещество является мономером крахмала? Целлюлозы?
• В клетках каких живых организмов образуются крахмал, целлюлоза,
• Какие функции выполняют в клетках живых организмов полисахариды?
• Сравните относительные молекулярные массы крахмала и целлюлозы. У какого вещества она больше? Почему?
• Чем отличаются крахмал и целлюлоза по строению? Что общего в их строении?
• Какие химические свойства, обусловленные наличием гидроксогрупп, проявляют крахмал и целлюлоза?
• При каких условиях происходит гидролиз полисахаридов?
• Каким изменениям подвергаются крахмал и целлюлоза в пищеварительном тракте человека и животных? Запишите уравнение реакции гидролиза крахмала. Переваривается ли целлюлоза в желудках большинства животных и человека? Почему?
• Можно ли из крахмала получить волокна, а затем ткань? Почему?

Презентация мини – проекта «Обнаружение крахмала в продуктах питания»

Подведение итогов.

Домашнее задание: §15, вопр3,7 (п.)

Открытый урок в 10 классе

по теме: «Полисахариды. Крахмал и целлюлоза».

                                                                Отрепьева В.М.

                                                        учитель химии МБОУ «Школа №3»

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 элементами исследовательской работы.

Оборудование и реактивы:

• компьютер,
• медиапроектор,
• экран,
• образцы крахмала и целлюлозы,
• образцы тканей из ацетатного шелка,
• ватная палочка
• накрахмаленная ткань
• водный раствор спиртовой настойки  йода, вода горячая, лёд.
• химические стаканы, пипетки, фарфоровые чашечки,
• учебник, тетрадь.

Слайд №1- 3. На слайдах вы видели известных вам ученых: Джозеф Пристли (13 марта 1733—6 февраля 1804) — британский священник-диссентер, естествоиспытатель, философ, общественный деятель. Вошёл в историю, прежде всего, как выдающийся химик, открывший кислород), Юлиус фон Сакс (немецкий биолог 2 октября1832 — 29 мая 1897), Климент Арка́дьевич Тимиря́зев (22 мая (3 июня) 1843, Санкт-Петербург — 28 апреля 1920, Москва) — русский естествоиспытатель. Как вы думаете какое открытие объединяет этих великих ученых? Пристли доказал, что растения выделяют кислород. Юлиус фон Сакс влияние света на образование крахмала. Климент Арка́дьевич Тимиря́зев - Русский естествоиспытатель, специалист по физиологии растений, крупный исследователь фотосинтеза. Чем же так заинтересовал ученых данный процесс

Фотосинтез - уникальный процесс, происходящий в природе, в результате которого образуются углеводы, осуществляется только в зеленых растениях. Растение – единственная в своем роде «живая фабрика», где при помощи энергии Солнца из неорганических веществ СО2(углекислого газа) и Н2О (воды) образуются органические вещества – углеводы и выделяется кислород (О2). Все прочие органические вещества в любых организмах синтезируются при участии углеводов, образовавшихся за счет фотосинтеза. Роль этого процесса на Земле трудно переоценить. Это единственный источник кислорода в атмосфере нашей планеты и органического углерода всей живой природы.

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.

Слайд 4-6 Запись темы урока в тетрадях. «Полисахариды. Крахмал и целлюлоза».

III. 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 (у доски). В каких областях нашли применение данные процессы? При каких условиях возможны данные реакции?

IV. Изучение нового материала

Итак, сегодня наша задача сравнить крахмал и целлюлозу.

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

Слайд 7

Сравнительная характеристика крахмала и целлюлозы

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%.

Давайте заполним первую строку таблицы.

Слайд 8 Рассмотрим состав и строение крахмала.

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

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

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»

Слайд 9.

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.

Очень часто недобросовестные торговцы подмешивают в мед муку или крахмал, чтобы он становился гуще. Обнаружить такой обман можно было очень легко. Для этого достаточно было капнуть маленькую капельку йода на мед. И если продукт содержал крахмал, то йод приобретал синюю окраску.

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

Характерной реакцией крахмала является его взаимодействие с йодом. 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 раствор настойки йода .

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

Крахмал сравнительно легко подвергается гидролизу. В зависимости от условий гидролиз может протекать ступенчато, с образованием различных промежуточных продуктов – декстринов, мальтозы, глюкозы. Видео гидролиза крахмала

                ферменты                ферменты                ферменты        ферменты

(С6Н10О5)n                  (С6Н10О5)m                С12Н22О11                 С6Н12О6                 С2Н5ОH

крахмал                        дектрины                мальтоза                        глюкоза                        спирт

Домашнее исследование. Ферментативный гидролиз крахмала. В слюне человека находится пищеварительный фермент амилаза. Под действием амилазы (птиалина) происходит гидролиз крахмала. Разжуйте хорошо (не менее 10 минут) маленький кусочек черного хлеба. Меняются ли вкусовые ощущения? Чем это можно объяснить? Поместите его в фарфоровую чашку. Внесите в нее каплю раствора йода. Что наблюдаете? Какой можно сделать вывод? Расскажите о результатах своих опытов.

Возьмите ватную палочку, лежащую у вас на столе, смочите ее слюной и сделайте надпись на накрахмаленной  салфетке. Нанесите раствор йода и зажмите в ладошках на 1- 2 минуты. Что вы наблюдаете? Почему не везде мы видим «качественную» реакцию на крахмал?

Учащиеся заполняют пятую строку таблицы «химические свойства»

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

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»)

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

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»)

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 орг. растворителе). (Заполнение 4 строки в таблице «физические свойства целлюлозы»)

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 полимера. 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»).

Целлюлоза состоит из остатков β-глюкозы. А в чём отличие α- глюкозы от β- глюкозы?

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

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

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»)

Остановимся немного подробнее на свойствах нитроцеллюлозы. Их общее свойство – горючесть.

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

Реакция образования сложных эфиров имеет очень большое промышленное значение. Сейчас мы убедимся в этом на примере получения триацетилцеллюлозы. Её получают в реакции с уксусным ангидридом. Полученную ди – и триацетат целлюлозы используют для приготовления искусственного ацетатного волокна. (Демонстрация образцов ткани из искусственного и синтетического материала). А в чём отличие искусственных волокон от синтетических? (Ответ: искусственные волокна получают из природных материалов, а синтетические – из полученных химическим путём веществ).

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.

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 165 и прочтём, как происходит формование ацетатного волокна (обучающийся читает вслух).

( Работа с рис. 83 учебника и текстом на с. 165, рассматривают образцы тканей из ацетатного шелка)

V. 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.

Фронтальная беседа по вопросам:

• Какое вещество является мономером крахмала? Целлюлозы?
• В клетках каких живых организмов образуются крахмал, целлюлоза,
• Какие функции выполняют в клетках живых организмов полисахариды?
• Сравните относительные молекулярные массы крахмала и целлюлозы. У какого вещества она больше? Почему?
• Чем отличаются крахмал и целлюлоза по строению? Что общего в их строении?
• Какие химические свойства, обусловленные наличием гидроксогрупп, проявляют крахмал и целлюлоза?
• При каких условиях происходит гидролиз полисахаридов?
• Каким изменениям подвергаются крахмал и целлюлоза в пищеварительном тракте человека и животных? Запишите уравнение реакции гидролиза крахмала. Переваривается ли целлюлоза в желудках большинства животных и человека? Почему?
• Можно ли из крахмала получить волокна, а затем ткань? Почему?

Презентация мини – проекта «Обнаружение крахмала в продуктах питания»

Подведение итогов.

Домашнее задание: §15, вопр3,7 (п.)