Презентация по химии на тему Углеводы (10 класс)

Углеводы Урок в 10 классе Учитель: Кириллова Р.В.

План урока 1.Углеводы и их классификация. 2. Глюкоза. а) строение молекулы, б) химические свойства глюкозы, в)нахождение в природе 3.Фруктоза 4.Применение глюкозы 5.Дисахариды 6.Полисахариды

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

Углеводы Углеводами называются органические вещества, молекулы которых содержат в составе карбонильные и гидроксильные группы. Название «углеводы» возникло в связи с тем, что химический состав большинства соединений этого класса выражался общей формулой в которой определённое количество атомов углерода связано с некоторым количеством молекул воды. Подтвердить это можно опытным путём

Дальнейшие исследования показали, что название «углеводы» неточно. Во-первых, были найдены углеводы состав которых не отвечает этой формуле, например, дезоксирибоза – С5Н10О4 Во-вторых, известны соединения, состав которых хотя и соответствует общей формуле углеводов, но по свойствам таковыми не являются, например, формальдегид – СН2О, уксусная кислота – СН3СООН.

Классификация углеводов Углеводы – это чрезвычайно разнообразный класс соединений, как по составу, так и по строению их молекул.

Моносахариды – углеводы, которые не гидролизуются (не «разлагаются» водой). В зависимости от числа атомов углерода подразделяются на триозы (три атома углерода), тетрозы, пентозы, гексозы и т.д. В природе преимущественно представлены пентозами и гексозами.

Дисахариды – углеводы, которые гидролизуются с образованием двух молекул моносахаридов. К дисахаридам относятся : сахароза, мальтоза, лактоза.

Полисахариды – углеводы, которые гидролизуются с образованием множества молекул моносахаридов, чаще всего глюкозы. К полисахаридам относятся: крахмал, гликоген декстрины, целлюлоза.

Углеводы составляют обширную группу природных веществ, выполняющих в растительных и животных организмах разнообразные функции. Они служат источником энергии, являются «строительным материалом» клеточных стенок растений и некоторых организмов, а также определяют защитные (иммунные) свойства млекопитающих.

Глюкоза Более подробно с углеводами познакомимся на примере наиболее известного моносахарида – глюкозы. Впервые глюкозу получил в 1811 г. русский химик К.С.Кирхгоф при гидролизе крахмала, а её состав установил Й.Я.Берцелиус.

Строение молекулы глюкозы При восстановлении глюкозы образуется гексан. Следовательно, в основе углеродного скелета молекулы находится неразветвлённая цепочка из шести атомов углерода

Глюкоза не окрашивает лакмус, значит, глюкоза не содержит карбоксильную группу. Но какие же функциональные группы тогда может содержать глюкоза? Выбери:

Если к свежеприготовленному гидроксиду меди (II) добавить раствор глюкозы, то осадок растворяется, и образуется ярко-синий раствор. Посмотрите эксперимент

Из опыта мы видим, что прошла реакция на многоатомные спирты и альдегидную группу. Следовательно, глюкоза –это альдегидоспирт. Известен сложный эфир глюкозы, в молекуле которого содержатся пять остатков уксусной кислоты. Значит, в молекуле глюкозы – пять гидроксильных групп.

Пространственная структура молекулы была установлена в конце XIX века немецким химиком Э. Фишером.

Дальнейшие исследования показали, что, кроме молекул с открытой цепью, для глюкозы характерны молекулы циклического строения. Это объясняется тем, что молекулы глюкозы вследствие вращения атомов углерода вокруг связей могут принимать изогнутую форму и замкнуться в кольцо, образуя шестичленный гетероцикл. В молекулах глюкозы с открытой цепью альдегидная группа может свободно вращаться вокруг σ – связи.

В молекулах циклической формы такое вращение невозможно, поэтому циклическая форма молекул глюкозы может иметь различное пространственное строение α-форма глюкозы – гидроксильные группы при первом и втором углеродных атомах расположены по одну сторону кольца молекулы β-форма глюкоза – гидроксильные группы находятся по разные стороны кольца молекулы.

В водном растворе глюкозы находятся в динамическом равновесии три её изомерные формы - α-форма, линейная форма и β-форма .

Химические свойства глюкозы Химические свойства глюкозы определяются её строением. Глюкоза – это альдегидоспирт, поэтому для неё характерны три типа реакций. 1. Реакции, протекающие по гидроксильным группам. 2.Реакции, протекающие по альдегидной группе 3.Реакции, в которых участвуют молекулы глюкозы.

Реакции глюкозы как многоатомного спирта 1. Глюкоза даёт качественную реакцию не многоатомные спирты. Вспомни эксперимент. Запиши уравнение реакции

2. Глюкоза, подобно спиртам, может образовывать сложные эфиры.

Альдегидные реакции глюкозы 1. Реакция «серебряного зеркала»

2. Со свежеприготовленным Сu(ОН)2 при нагревании – глюкоза может реагировать не только как многоатомный спирт, но и как альдегид

3. Реакция восстановления: глюкоза может восстанавливаться водородом в шестиатомный спирт сорбит

Специфические свойства глюкозы Эти реакции протекают под действием особых биологических катализаторов белковой природы – ферментов. Глюкоза подвергатся брожению: А) спиртовое брожение – образуется этиловый спирт, Б) молочнокислое брожение – образуется молочная кислота, В) маслянокислое брожение – образуется масляная кислота

Нахождение глюкозы в природе В свободном виде содержится почти во всех органах зелёных растений. Особенно её много в соке винограда, поэтому глюкозу иногда называют виноградным сахаром. Мёд в основном состоит из смеси глюкозы с фруктозой. В организме человека глюкоза содержится в мышцах, в крови (80-120мг в 100 мл крови) и в небольших количествах во всех клетках.

Образование глюкозы В природе глюкоза образуется в результате реакции фотосинтеза вместе с другими углеводами. В процессе реакции фотосинтеза аккумулируется энергия Солнца

Фруктоза Молекулярную формулу С6Н12О6, кроме глюкозы, имеют и другие углеводы. Например, изомером глюкозы является фруктоза. В молекуле фруктозы содержатся гидроксильные группы и карбонильная группа.

Фруктоза является кетоноспиртом. В растворах она также существует как смесь открытой цепи и циклических форм. Фруктоза содержится в мёде, сладких фруктах и плодах (отсюда название «фруктовый сахар»). Фруктоза заметно слаще глюкозы и обыкновенного сахара

Применение глюкозы Используя иллюстрации и текст учебника (стр.205) составьте рассказ о применении глюкозы.

Дисахариды Сахароза известна нам в виде обычного сахара. Это бесцветное кристаллическое вещество , tпл.=185ºС, хорошо растворимое в воде, со сладким вкусом. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная масса – карамель. Содержится во многих растениях, особенно в сахарной свёкле и сахарном тростнике, В соке берёзы, клёна, моркови, дыне, пальмы, кукурузы.

Строение молекулы сахарозы Опытным путём доказано, что формула сахарозы Исходя из этого, можно предположить , что в молекуле сахарозы могут содержаться -спиртовые группы, -альдегидная группа, -кислотная группа. Давайте проверим, какие из этих групп есть в молекуле сахарозы

Опыт показал, что в молекуле сахарозы имеется несколько гидроксильных групп, значит, это многоатомный спирт. Наличие альдегидной группы установить не удаётся , следовательно сахароза не является альдегидом. Карбоксильная группа тоже отсутствует.

Под действием кислот при нагревании происходит гидролиз сахарозы при этом образуются глюкоза и фруктоза

Полисахариды. Крахмал – белый аморфный порошок, нерастворимый в холодной воде. В горячей он разбухает и образует коллоидный раствор – крахмальный клейстер. Вследствие чего образуется крахмал? Где содержится крахмал?

Строение крахмала. Крахмал – природный полимер, структурными звеньями которого являются остатки молекул циклической α-глюкозы.

Крахмал представляет собой смесь двух полисахаридов амилозы, имеющей линейное строение, содержащей 1000 - 6000 остатков α-глюкозы и амилопектина, имеющего разветвлённое строение, содержащего 6000 и более остатков α-глюкозы

Химические свойства крахмала. 1.Характерной реакцией крахмала является его взаимодействие с иодом Этим свойством пользуются при определении крахмала в пищевых продуктах

2.Крахмал сравнительно легко подвергается гидролизу

Гидролиз крахмала В зависимости от условий гидролиз крахмала может протекать ступенчато, с образованием различных промежуточных продуктов. На следующий слайд

3. Как видно из строения, крахмал имеет свободные гидроксильные группы, значит, он может образовывать эфиры, но эти эфиры не нашли практического применения.

Применение крахмала Крахмал является ценным питательным продуктом. Чтобы облегчить его усвоение, содержащие крахмал продукты подвергаются действию высокой температуры, происходит частичный гидролиз крахмала (см. выше) В кондитерской промышленности используют патоку (продукт гидролиза) Декстрины используют в качестве клея, для загустения красок при нанесении рисунков на ткань. Крахмал используют для накрахмаливания белья

Целлюлоза Целюлоза, или, клетчатка, входит в состав растений, образуя в них оболочки клеток. Чистая целлюлоза, выделенная из природных материалов – белое твёрдое вещество, нерастворимое в воде и обычных растворителях.

Строение целлюлозы Макромолекулы целлюлозы построены из остатков β-глюкозы. Это существенно сказывается на свойствах целлюлозы - она не является продуктом питания человека, т.к. ферменты, способствующие гидролизу не действуют на связи между остатками β-глюкозы.

Химические свойства целлюлозы 1. Горение. Целлюлоза легко горит, поэтому природные объекты с её высоким содержанием, например, древесина, используют как топливо. При нагревании без доступа воздуха образуются ценные органические вещества: ацетон, метанол и другие. 2. Гидролиз Подобно крахмалу целлюлоза гидролизуется в присутствии минеральных кислот. Продуктом гидролиза является глюкоза

3. Реакции этерификации. За счёт гидроксогрупп целлюлоза может образовывать простые и сложные эфиры. Большое значение имеют азотнокислые эфиры целлюлозы

При взаимодействии целлюлозы с уксусным ангидридом образуются –триацетилцеллюлоза и диацетилцеллюлоза, которые используются для изготовления ацетатного волокна.

Применение целлюлозы