Урок на тему Углеводы. Глюкоза

Тема: Углеводы. Глюкоза.

Продолжительность: 1 урок, 45 минут.

Класс: 10

Технологии: компьютер, электронный учебник «органическая химия», презентация, мультимедийный проектор, проекционный экран. Урок проводится в компьютерном классе.

Аннотация:

Цель урока:

Дать общее понятие об углеводах. Обосновать строение молекулы глюкозы, опираясь на знания о функциональных группах, соединениях с двой­ственной функцией, способах установления строения молекул. Охарактеризовать свойства глюкозы, обусловленные ее составом и строением, воз­можности изомерии, показать ее применение, основанное на свойствах.

Учить учащихся выдвигать гипотезы о строении глюкозы.

Развить умения учащихся по проделыванию химических опытов.

Оборудование. На демонстрационном столе: глюкоза (кристаллическая), растворы суль­фата меди, гидроксида натрия, метиленового оранжевого, пробирки, вода.

Шаростержневые модели глюкозы.

Данный урок является первым по теме «Углеводы», поэтому разъясняем основные задачи: изучить состав, строение и свойства важнейших углеводов на основе обобщения знаний о кислородсодержащих соединениях; раскрыть химическую сущность некоторых биологических процессов (фотосинтез), значение глюкозы. Для изложения новой темы наряду химическими реактивами используется мультимедийный проектор, для изображения на экране необходимых наглядностей

На этом уроке выясняется строение глюкозы на основании характерных свойств раннее изученных кислородсодержащих веществ. Проделываем демонстрационные опыты характерных реакций данных классов веществ, используя глюкозу, выясняем вопросы об изомерии и изомерах глюкозы.

Совместно с учащимися характеризуем глюкозу как соединение с двойственной функцией: глюкоза - многоатомный спирт; глюкоза - альдегид. Записываем уравнения реакций, характеризующие ее свойства.

В заключение урока проводим беседу по соответствующим вопросам и делаем вывод, что глюкоза - альдегидоспирт.

Подводим итог урока. Записываем домашнее задание.

Практическая реализация:

Карамзина Л. Г. сказала, что Роза Николаевна провела интегрированный урок химии с биологией. Начала урок с повторения знаний об углеводах, полученных на уроках биологии. Умело использовала ИКТ при демонстрации опытов и объяснении нового материала. На уроке старалась опрашивать всех учащихся. Глубокие знания показала Сапожникова А., она продемонстрировала несколько химических опытов, доказывающих строение глюкозы. Учитель использовал объяснительно-иллюстрированный, эвристический методы обучения, и учащиеся с помощью экспериментов сделали выводы о строении глюкозы.

Хорькова В. Е. остановилась на том, что учитель уместно использовала компьютер. Она наглядно показала на экране строения глюкозы, уравнения. Посмотрели виртуальный опыт получения зеркала. На уроке учащиеся усвоили материал не только, слушая учителя, но и зрительно закрепляя его по экрану.

Перцева Н. А. отметила, что химия один из трудных предметов по усвоению учениками, но несмотря на это учащиеся показали свои знания по химии. Учитель владеет методикой преподавания своего предмета, знает методику использования ИКТ на уроке. По ответам учеников видно, что предмет учащиеся усваивают хорошо. Между учениками и учителем добрые отношения; школьники хорошо понимают учителя. Применяя ИТК на уроке, учителю удалось полностью реализовать все поставленные задачи. Урок достиг цели.

МБОУ «Солдыбаевская ООШ»

Открытый урок химии в 10 классе

Углеводы. Глюкоза.

Подготовила

Федорова Роза Николаевна -

учитель биологии и химии

2007 г.

Цель урока:

Дать общее понятие об углеводах. Обосновать строение молекулы глюкозы, опираясь на знания о функциональных группах, соединениях с двой­ственной функцией, способах установления строения молекул.

Охарактеризовать свойства глюкозы, обусловленные ее составом и строением, воз­можности изомерии, показать ее применение, основанное на свойствах.

Учить учащихся выдвигать гипотезы о строении глюкозы.

Развить умения учащихся по проделыванию химических опытов.

Оборудование. На демонстрационном столе: глюкоза (кристаллическая), растворы: суль­фата меди, гидроксида натрия, метиленового оранжевого, пробирки, вода.

Шаростержневая модель глюкозы.

Ход урока:

Оргмомент.(2 минуты)

Основная часть. (30-35 минут)

Вспоминаем из курса биологии понятие углеводы.

Какие углеводы называются моносахаридами?

Моносахариды - углеводы, которые не способны гидролизоваться с образованием более простых углеводов.

В природе наиболее распространены моносахариды, в молекулах которых

содержится пять углеродных атомов (пентозы) - С₅Н₁₀О₅ или шесть (гексозы) - С₆Н₁₂О₆.

Перед классом ставится задача: ознакомиться с физическими свойствами глюкозы и установить ее строение. (Демонстрируем кристаллическую глюкозу).

- Как доказать строение глюкозы?

Сопоставляя способы опре­деления строения веществ, останавливаемся на эксперимен­тальном изучении химических свойств глюкозы.

- Формула молекулы глю­козыС₆Н₁₂О₆; укажите, к какому классу органических ве­ществ она принадлежит. Вспомните известные вам функцио­нальные группы веществ этого класса, проверьте опытным путем, не является ли глюкоза многоатомным спиртом. Какие функции характер­ны для глюкозы?

(Демонстрация опыта глюкозы со свежеприготовленным раствором гидроксида меди (II)).

- Проверьте опытным путем, не является ли глюкоза кислотой?

( Демонстрация опыта глюкозы с раствором метиленового оранжевого).

- Какая реакция является характерной для альдегидов?

Давайте, посмотрим виртуальный опыт реакцию серебренного зеркала на экране.

Учащиеся рассказывают о по­следовательности проведения опытов, на основании которых можно сделать заключение о строении глюкозы.

- Составьте структурную формулу глюко­зы, если известно, что существует пятиуксусный эфир глюко­зы и атомы углерода в ней образуют неразветвленную цепь.

Моносахариды могут существовать как в линейной (открытой), так и в циклической формах. В растворе эти изомерные формы находятся в динамическом равновесии. Линейные формы содержат одну группу >C=O (альдегидную или кетонную) и несколько спиртовых групп -ОН

Известно, что наиболее устойчивыми являются 5-ти и 6-членные циклы. Образование таких циклов связано со способностью углеродных цепей моносахаридов при вращении по σ-связям СС принимать достаточно выгодную клешневидную форму. В результате оказываются сближенными альдегидная (или кетонная) группа и гидроксил при 4-м или 5-м углеродном атоме.

За счет реакции между группами С=О и ОН при С-5 или С-4 и происходит внутримолекулярная циклизация. При этом возможно образование двух стереоизомерных циклических полуацеталей: α- и β-формы.

Используя шаростержневые модели показываем расположение атомов относительно друг друга и возможность свободного их вращения.

В растворах моносахаридов эти формы находятся в равновесии друг с другом. Например, в водном растворе глюкозы существуют следующие структуры

Различные формы возникают вследствие того, что альдегидная группа из-за поворота вокруг σ-связи С1-С2 обращается к атакующему реагенту (гидроксильной группе) то одной стороной двойной связи С=О, то другой.

В кристаллическом состоянии моносахариды имеют циклическое строение.

I. Реакции альдегидной группы.

1. Взаимодействие с аммиачным раствором оксида серебра

(реакция "серебряного зеркала"):

CH₂OH-(CHOH)₄-CH=O + 2[Ag(NH₃)₂]OH → CH₂OH-(CHOH)₄-COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O

или в упрощенном виде: С₆H₁₂O₆ + Ag₂O → C₆H₁₂O₇ + 2Ag

2. Окисление гидроксидом меди (II) при нагревании (например, глюкоза

превращается при этом в глюконовую кислоту):

CH₂OH-(CHOH)₄-CH=O + 2Cu(OH)₂ → CH₂OH-(CHOH)₄-COOH + 2Cu₂O + H₂O

3. Восстановление (глюкоза восстанавливается в шестиатомный спирт сорбит):

CH₂OH-(CHOH)₄-CH=O + 2[H] → CH₂OH-(CHOH)₄-CH₂OH

Моносахариды не вступают в некоторые реакции, характерные для альдегидов

(например, в реакцию с гидросульфитом NaHSO₄) поскольку основная их часть

существует в циклической форме, которая не содержит альдегидной группы.

II. Реакции гидроксильных групп.

1. Образование комплексных соединений синего цвета с гидроксидом

меди (II) - качественная реакция на многоатомные спирты с

соседними гидроксигруппами.

2. Образование сложных эфиров. Под действием уксусного ангидрида

(CH₃CO)₂O атомы водорода в пяти группах -ОН в молекуле глюкозы

замещаются на группы -СОСН₃.

3. Образование простых эфиров.

Практическое значение имеет реакция брожения - расщепление глюкозы

под действием различных микроорганизмов:

а) спиртовое брожение

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

б) молочнокислое брожение

C₆H₁₂O₆ → 2CH₃-CH(OH)-COOH

молочная кислота

Даем понятие о брожении как о микро­биологическом превращении углеводов, его видах, рассказы­ваем о значении молочнокислого брожения в переработке сельскохозяйственных продуктов. Останавливаемся на энерге­тическом значении глюкозы в обмене веществ в организме. Сообщаем об экзотермичности реакции окисления глюкозы, постепенности выделения энергии ввиду ступенчатости окис­ления. Опираясь на знания учащихся по общей биологии, ха­рактеризуем значение окисления глюкозы для синтеза АТФ.

Закрепление(5 -10 минут).

Классу предлагаем задание:

1) На основании каких опы­тов было сделано заключение о строении глюкозы? Напиши­те формулу строения глюкозы.

2) Какие функциональные группы входят в состав молекулы глюкозы: а) спиртовая; 6) фенольная; в) карбонильная; г) карбоксильная; д) сложноэфирная? Ответ дать буквами нумерации задания.

3) Ка­кие из изученных органических соединений дают реакцию «се­ребряного зеркала»: а) углеводороды; б) спирты; в) альде­гиды?

Какие три ряда реакций характерны для глюкозы?

Какие виды брожения дает глюкоза?

Какова биологическая роль глюкозы?

В чем состоит различие строения молекул глюкозы и фрук­тозы?

При помощи какой реакции можно отличить глюко­зу от фруктозы? Какие реакции для них общие?

Подведение итогов урока (3 минуты).

5.3. Контрольные вопросы

1. Какая формула соответствует фруктозе?

2. Какие вещества образуются при гидролизе

сахарозы?

Ответ_1_2: глюкоза и фруктоза

Ответ_2_2: крахмал

Ответ_3_2: глюкоза и этанол

Ответ_4_2: целлюлоза

4. Несколько функциональных групп -ОН содержат молекулы . . .

Ответ_1_4: глицерина и фенола

Ответ_2_4: глицерина и глюкозы

Ответ_3_4: фенола и формальдегида

Ответ_4_4: сахарозы и формальдегида

5. Какова масса глюкозы, при брожении которой получится 276 г

этанола при выходе 80%?

Ответ_1_5: 345 г

Ответ_2_5: 432 г

Ответ_3_5: 540 г

Ответ4 675г