"Элементный анализ органических веществ"

Интегрированный урок (химия + микробиология) по теме "Элементный анализ органических веществ"

Курс: 1

Цели урока: мотивация потребности в формировании здорового образа жизни через правильное питание, установление причинно - следственной связи между строением, свойствами веществ и их ролью в функционировании организма, стимулирование расширения кругозора учащихся через анализ дополнительной информации и коммуникативное общение

Задачи урока:

Образовательные:

• углубить знания о важнейших химических веществах организма (белках, жирах, углеводах);
• рассмотреть классификацию пищевых добавок, раскрыть их значение, обсудить возможные нежелательные последствия их использования;

Развивающие:

• развить умения обучающихся работать с различными источниками информации; выделять главное, сравнивать, обобщать, делать выводы;

Воспитательные:

• стимулировать осознание важности проблемы питания в сохранении здоровья; роли витаминов;
• привлечь внимание к составу продуктов, убедить обучающихся контролировать потребление нежелательных и вредных пищевых добавок в составе продуктов питания с целью сохранения своего здоровья.

Планируемые результаты обучения. 

Личностные

- проявление эмоционально-ценностного отношения к учебной проблеме;

- проявление творческого отношения к процессу обучения.

Метапредметные

Познавательные:

- умение находить сходство и различие между объектами, обобщать полученную информацию;

- умение вести наблюдение;

- умение прогнозировать ситуацию.

- умение решать нестандартные задачи.

Регулятивные:

- умение выполнять учебное задание в соответствии с целью;

- умение соотносить учебные действия с известными правилами;

- умение выполнять учебное действие в соответствии с планом.

Коммуникативные:

- умение формулировать высказывание;

-умение интегрироваться в микрогруппу и строить продуктивное взаимодействие

- умение согласовывать позиции и находить общее решение;

- умение адекватно использовать речевые средства и символы для представления результата.

Предметные:

-умение характеризовать химические свойства органических веществ;

- умение распознавать вещества;

Тип урока: комбинированный урок с опорой на опыт учащихся.

По направленности: проблемный, развивающий урок в свете личностно-ориентированного обучения.

Форма организации учебной деятельности – фронтальная, групповая, индивидуальная при компьютерной поддержке в форме презентации с элементами проектной деятельности, использовании интернет-ресурсов.

Методы обучения: репродуктивно-исследовательского характера, проблемные.

Этапы урока:

1.     Вступительное слово учителя.

2.     Актуализация знаний по повышению мотивации изучения темы.

3.     Работа в группах репродуктивно- исследовательского характера

4.     Обсуждение результатов и поэтапное закрепление с использованием компьютерной презентации.

5.     Домашнее задание. Изучить содержание темы, создать «Десять шагов здорового питания».

6.     Рефлексия

Оборудование:

Компьютерная презентация, химическое оборудование и реактивы для работы групп,  иллюстрации, таблицы, инструктивные карты с информацией и заданиями, учебник химия О.Г. Габриелян.

Ход урока

Организационный этап занятия

Здравствуйте, ребята! За годы учебы в школе вы получили много знаний по разным предметам. Однако, выдающийся немецкий педагог Адольф Вильгельм Дистервег говорил: «Не в количестве знаний заключается образование, а в полном понимании и применении того что знаете».

Девизом нашего урока я предлагаю  слова американского ученого химика, физика, лауреата двух Нобелевских премии в области химии и в области мира Лайнуса Полинга:

«Химики - это те, кто действительно понимают мир».

Призываю вас понять и принять для себя учебный материал нашего урока. Современная школа ставит задачу помочь вам ориентироваться в жизни, попытаться сделать её долгой и счастливой. В этом я вижу свой долг учителя перед вами.

Основной этап занятия

-Что изучает химия? (Вещества)

- А какие вещества составляют основу нашей пищи? (Белки, жиры, углеводы).

- К какой группе веществ относятся эти соединения? (К органическим соединениям)

Слайд №1. Химические вещества нашей пищи

- Человек странное существо. Он умеет не только созидать, он научился разрушать, прежде всего себя, своё здоровье, открывая доступ к организму прочим веществам. Это отравляющие вещества в воздухе, в воде, в табачном дыме, в алкогольных напитках, в тех продуктах питания, которые мы, не задумываясь, покупаем в магазине.

Я предлагаю вам поразмышлять о пище, её химическом составе, понять смысл здорового питания.

Слайд 3. Содержание химических элементов в окружающей среде и человеке.

Сравните содержание элементов	О,	С,	Н,	N ( в %)
Окружающая среда	49	0,35	14	0,4
Человек	62	21	10	3

- С какими элементами связана жизнь? (Кислород, азот, водород, углерод)

-Без каких веществ человек не может жить?

- Конечно, это кислород, вода, белки, углеводы, жиры, витамины, минеральные соли.

- Какие из них можно отнести к органическим веществам? (Белки, углеводы, жиры, витамины) Почему? (Потому что они являются составной частью нашей пищи)

- Как узнать, что эти вещества содержатся в нашей пище? (При помощи опытов).

Верно! Сегодня мы с вами опытным путем обнаружим элементный состав пищи. Запишите, пожалуйста, тему урока. Поставьте перед собой цели.

Слайд4. Пищевая ценность продуктов питания

- Я предлагаю на уроке спроектировать виртуальный журнал «Химические вещества нашей пищи». Свою страницу в этом журнале, я написала - это мое вступительное слово, вместо введения. Теперь дело за вами. У нас работают отделы по направлениям:

Белки. Углеводы. Жиры. Витамины. Пищевые добавки.

Работа в группах.

Каждая группа получает инструктивную карту по теме маршрута, в которой приводится информация по изучаемому материалу, таблицы, задания экспериментального характера, практическому определению и распознаванию, включены вопросы по отработке химического содержания, а также задачи на преобразование информации из реальных жизненных ситуаций.

При подготовке ответов на вопросы допустимо использование записей в рабочих тетрадях, учебник, дополнительные источники информации (пособия, интернет, презентация).

Применение изученного материала

Учитель отслеживает работу в группах, характер общения, способ оказания помощи. После завершения выполнения заданий организуется общее или поэтапное обсуждение при поддержке слайдов: Белки. Углеводы. Жиры. Витамины. Приложение - практические советы. Пищевые добавки.

ИНСТРУКТИВНЫЕ КАРТЫ ДЛЯ УЧАЩИХСЯ

1. Белки. Информация Слайд 5

Белки – биополимеры, состоящие  из остатков альфа – аминокислот. Общая формула аминокислот NH₂ – CH(R) – COОН.

 Общая формула белков: ( - NH – CH(R) – CO –)_n. В основе образования белков лежит реакция поликонденсации.

Между остатками аминокислот в белковой молекуле существуют пептидные связи (- CO- NH -), которые определяют биуретовой реакцией:

белок- + NaOH+CuSO₄ —> cине-фиолетовое окрашивание.

Ароматические аминокислоты, содержащие бензольные кольца, определяют ксантопротеиновой реакцией:

белок- + HNO₃ —> желтое окрашивание

Белки разнообразны по строению и свойствам, являются важнейшим пластическим материалом.

Белки и пища. Белки содержатся в продуктах питания, таких как творог, яйца, фасоль, мясо, рыба, горох. Незаменимые аминокислоты поступают только с пищей. Суточная потребность в белках-85-90граммов.

ЗАДАНИЕ

Доказать содержание белков в важнейших продуктах питания.

В составе пшеничной муки много белков. При отмывании муки в воде остается эластичная масса – клейковина, которая при хлебопечении за счет гидрофильных групп радикалов белковых молекул поглощает воду, образуя тесто. Растворимые белки не играют роли в хлебопечении.

Эксперимент. Цветные реакции белков (Соблюдайте правила техники безопасности)(кинофрагмент 1)

1. Отмойте мешочек с пшеничной мукой в стакане с водой. Прилейте 1 мл полученного раствора в пробирку, добавив 1 мл раствора гидроксида натрия и 1 мл раствора сульфата меди (II).Что вы наблюдаете? Как называется данная реакция? Какие вещества пшеничной муки вы обнаружили?

2. Молоко – эмульсия жира в водном растворе. Содержит ли молоко белки? Как это проверить, используя биуретовую реакцию?

3. Яичный белок – альбумин хорошо растворяется в воде.

Опытным путем установите в нем содержание ароматических аминокислот. Для этого к раствору белка прилейте раствор 0,5 мл азотной кислоты (соблюдайте правила техники безопасности). Что вы наблюдаете? Как называется данная цветная реакция белков?

Сформулируйте выводы, ответив на вопросы:

1.     Что такое белки, из чего они состоят, какая реакция лежит в основе их получения? Какие функциональные группы в аминокислотах указывают на их химическую двойственность как амфотерных соединений.

2.     В каких продуктах питания содержатся белки? Используя таблицу  «Пищевая ценность продуктов питания», установите в каждой группе продуктов более богатые по содержанию белков.

3.     Из чего состоит клейковина и какова её роль в образовании теста

4.     Какие цветные реакции позволили вам установить наличие белка в пшеничной муке, молоке? Как вы доказали наличие ароматических аминокислот в яичном белке альбумине?

2. Углеводы. Информация Слайд 6

Углеводы - органические вещества с общей формулой Cn(H₂O)_m

Классификация:

• Моносахариды - глюкоза, фруктоза С₆H₁₂O₆
• дисахариды - сахароза, мальтоза C₁₂H₂₂O₁₁
• полисахариды - крахмал, гликоген (C₆H₁₀O₅)n-подвергаются гидролизу – реакции с водой, с образованием более простых сахаров-моносахаридов

Углеводы и пища. Продукты богатые углеводами: хлеб, крупы, макароны, картофель, сахар, крахмал. В составе пшеничной муки до 70 % крахмала

Углеводы главный поставщик энергии. При мышечных нагрузках углеводы легче окисляются, чем другие органические вещества. Так чтобы белки давали энергию, то есть сгорели, нужно удалить из них атомы азота, что требует дополнительное количество воды, которой не хватает при мышечных нагрузках. Жиры, в отличие от углеводов, менее окислены, так как содержат малое количество атомов кислорода, что затрудняет их горение.

Обнаружение качественными реакциями: крахмала – иодом (c получением сине-фиолетового окрашивания), глюкозы - гидроксидом меди (II).

В молекуле глюкозы существуют (а) спиртовые гидроксилы(– OH) и (б) альдегидная группа(– CH=O).Для установления наличия глюкозы проводят качественные реакции на многоатомные спирты(а) и альдегиды(б).

Глюкоза + CuSO₄ + NaOH синее окрашивание (указывает на наличие спиртовых гидроксилов), при последующем нагревании образуется красный осадок Cu₂O( указывает на наличие альдегидной группы)

Суточная потребность взрослого человека в углеводах:365-400 грамм, причем дисахаридов не более 50-100 г.

ЗАДАНИЕ. Доказать наличие углеводов в продуктах питания.

Эксперимент. Качественные реакции. (Соблюдайте правила техники безопасности) (кинофрагмент 2)

1. Обнаружение глюкозы в виноградном соке. К 1 мл разбавленного виноградного сока прилейте 1 мл раствора гидроксида натрия и 1 мл раствора сульфата меди (II). Нагрейте. Что наблюдаете?

2.Обнаружение крахмала в пшеничной муке и хлебе.

В один стакан с водой поместите кусочек хлеба и перемешайте стеклянной палочкой, в другом отмойте мешочек с пшеничной мукой. В оба стакана добавьте спиртовой раствор йода до образования сине-фиолетового окрашивания.

Сделайте выводы, ответив на вопросы:

1. Какие группы углеводов вам известны и каково их значение в организме?

2. Какие функциональные группы присутствуют в молекулах глюкозы, сахарозы, крахмала?

3. Какое значение имеет реакция гидролиза сложных углеводов? Что при этом происходит?

4. В каких продуктах питания содержится углеводы? Проанализируйте данные таблицы  «Пищевая ценность продуктов питания», сравнив содержание углеводов в указанных группах продуктов.

5. Как доказали наличие глюкозы в виноградном соке, крахмала – в мукомольных продуктах?

3. Жиры. Информация Слайд 7

Липиды – обширная группа веществ, которая характеризуется нерастворимостью в воде и способностью растворяться в органических растворителях. Включает жиры и липоиды (жироподобные вещества)

Жиры - это сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот.

В составе жиров: насыщенные ВКК (пальмитиноваяC₁₅H₃₁COOH. cтеариновая C₁₇H₃₅COOH, мононенасыщенные (олеиноваяС₁₇ H₃₃COOH), полиненасыщенные (линолевая C₁₇ H₃₁COOH_; линоленовая C₁₇ H₂₉COOH).

Растительные жиры образованы непредельными кислотами, в отличие от животных жиров, образованных предельными кислотами.

Жиры и пища. Большое значение в питании человека играют ненасыщенные жирные кислоты. По месту двойных связей жиры легко окисляются и за счет этого прогоркают, т.к. образующиеся альдегиды и кетоны изменяют вкус. Этот процесс катализирует железо или его сплавы – чугун и сталь, из которых изготовлена наша кухонная посуда. Жиры способны прокисать, то есть становится кислыми за счет гидролиза– реакции с водой по сложноэфирным связям, который приводит к получению кислот. Последний этап порчи жира- появление молочной кислоты.

Суточная потребность взрослого человека в жирах:100г

В организме содержится 10 % жиров

ЗАДАНИЕ. Доказать наличие жиров в продуктах питания.

Эксперимент. (Соблюдайте правила техники безопасности)

Обнаружение жиров в семенах растений.

Материалы и оборудование:

Семена и орехи различных растений, фарфоровая ступка с пестиком, фильтровальная бумага.

Методика исследования:

1.     Истолочь семена в фарфоровой ступке,

2.     Поместить их на фильтровальную бумагу, промокнуть.

3.     Оценить результат по масляным пятнам, оставшимся после промокания.

ЗАДАНИЕ. Сделайте выводы, ответив на вопросы

1. Что такое жиры? Остатки каких карбоновых кислот они содержат? Почему жиры прогоркают и прокисают?

2. Майонез – эмульсия растительного масла в воде. Маргарин - продукт гидрирования растительных масел. Поясните сущность данных выражений, объяснив термины «эмульсия», «гидрирование». Почему растительные масла в промышленности можно гидрировать (гидрогенизировать)?

3. Какие продукты богаты жирами? Проанализируйте содержание таблицы  «Пищевая ценность продуктов питания», отметив более богатые жирами группы продуктов.

4. Сельдь и мойва быстро портятся даже при хранении в холодильнике и приобретают специфический запах, тогда как треска и минтай хорошо сохраняются. Поясните. Для ответа используйте сведения таблицы  Содержание некоторых жирных кислот (в г /100 г продукта) в различных видах рыб

5. Проанализировав таблицу  «Содержание жиров в различных видах растительного масла», ответьте на вопрос, какое масло подсолнечное или оливковое дольше хранится.

4. Витамины. Информация о витаминах. Слайд 8

Витамины - низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для осуществления процессов обмена веществ.

Витамин А – участвует в ОВР, способствует росту клеток и влияет на остроту зрения.

Витамины группы В – улучшают большинство обменных процессов в организме.

Витамин С – участвует в выработке и расходе энергии и повышает сопротивляемость организма к заболеваниям.

Витамины D - регулирует обмен кальция и фосфора

Витамин Е - участвует в окислительно-восстановительных реакциях, разрушает свободные радикалы

Витамин К – влияет на свертываемость крови.

Витамин РР - никотиновая кислота(В₅) – нужен для работы нервной системы и кишечника, входит в состав ферментов.

Витамин С, аскорбиновая кислота, - это витамин над витаминами, напрямую связанный с белковым обменом, необходим для образования коллагена

Овощи и фрукты - важнейшие поставщики витаминов С, Р, каротина- провитамина (предшественника витамина А)

Суточная потребность витамина С - 70 мг.

ЗАДАНИЕ.

Эксперимент. Обнаружение витамина С в яблочном и вишневом соке.  Прилейте в пробирку 20 мл раствора яблочного сока, а в другую столько же   вишневого и разбавьте водой до 100 мл и  прилейте раствор крахмального клейстера. Приливайте  по каплям 5%  раствор йода.  Йод полностью окислит всю аскорбиновую кислоту, а следующая капля окрасит раствор в устойчивый синий цвет. Обесцвечивание  раствора свидетельствует о присутствии витамина С. В той пробирке, в которой быстрее произойдет окрашивание, витамина С будет меньше и наоборот.

Сделайте выводы, ответив на вопросы.

1. Что такое витамины, ферменты, окислительно-восстановительные реакции, свободные радикалы, коллаген? В чем взаимосвязь витаминов и ферментов?

2. Охарактеризуйте витамины по растворимости в воде и биологическому значению.

3. Укажите поставщиков витамина С в организм.

4. Как вы определили содержание витамина С в яблочном соке?

5. Что называется авитаминозом? гиповитаминозом? С какими витаминами связаны заболевания, нарушения состояния здоровья: «куриная слепота» (А), рахит(D), бесплодие(Е), замедление несвертываемости крови(К), бери-бери В₁), поражение роговицы и заеды В₂), дерматиты и психоэмоциональная неустойчивость, анемия (группа В), цинга(С)?

Знакомство с памяткой «Сохранение витаминов».

Работа со слайдами 9-10 «Практические советы по уменьшению нитратов в овощах»

5. Пищевые добавки. Информация.Слайд 11-13

Пищевые добавки - это группа веществ природного происхождения или получаемых искусственным путем, необходимых для производства пищевых продуктов.

Эффекты воздействия на организм могут быть различными, поэтому при их использовании строго обосновываются ПДК.

В последние годы страну захлестнула волна импортных продуктов. В каждой экономически развитой стране существуют три категории продуктов питания: для внутреннего рынка, для экспорта в развитые страны и для стран третьего мира и, к сожаленью, в Россию. Чтобы обезопасить себя внимательно рассматривайте упаковки, обращая внимание на букву Е и делайте свой выбор.

ЗАДАНИЕ.

1 Что такое пищевые добавки?

2. С какой целью их используют?

3. Работа с таблицей «Пищевые добавки”.

Молодая мама купила для своего сына «Орбит». Изучите состав жевательной резинки и поясните, зачем в неё добавили пищевые добавки и окажут ли они вредное воздействие на организм. Состав: сахар, резиновая основа, лимонная кислота, натуральные ароматизаторы, красители Е100, Е129, антиоксиданты Е320.

4. Выполните эксперимент. Проверьте выданные вам продукты питания на предмет содержания пищевых добавок и, изучив содержание надписей на упаковках, сделайте вывод о целесообразности их использования в питании. Обсуждение.

Заключительный этап

Выступление каждой группы с отчетом о проделанной работе. Заполнение виртуального журнала. Заполнение листа самооценки.

Работа с заключительным слайдом 14, в котором указано оптимальное соотношение белков: жиров: углеводов (1:1,2:4), необходимость сбалансированного питания.

Рефлексия. Слайд 15

1.Я узнал (а) на уроке много нового.

2. Мне это пригодится в жизни.

3. На уроке было над чем подумать.

4..На уроке я поработал добросовестно.

5.Я заинтересовался этой темой и хотел бы продолжить её изучение Домашнее задание.

1 уровень. Повторить сведения о важнейших органических веществах-белках, углеводах, жирах, витаминах.

2 уровень. Подготовить 10 правил здорового образа жизни

Литература к уроку :

1. И.М. Скурихин, А.П.Нечаев “Все о пище с точки зрения химика”, Москва. Высшая школа 1992.

2. Г.Д.Харлампович,  А.С.Семенов,  В.А.Попов “Многоликая химия”, Москва, Просвещение.1992.

3. С. Циклов “Биология”, Москва 2012

4. Классификация пищевых добавок согласно “Codex Alimentarius” liveinternet.ru›users/2368089/post80990352/