- 22.01.2015
- 843
- 0
Министерство образования Республики Башкортостан
Республиканский экономический лицей- интернат
Работа с одаренными учащимися
Развитие творческого и аналитического мышления
Химический эксперимент
Определение сахаров в овощах и фруктах
Автор- составитель:
учитель химии высшей категории
Сивагина Аниса Гайнетдиновна
Уфа - 2014
Пояснительная записка
Исходя из главной цели образования - воспитание творческой личности учащегося, способности к саморазвитию, самоусовершенствованию, в качестве приоритетного дидактического подхода в обучении и воспитании одаренных детей я выбрала поисковый, исследовательский метод.
Исследовательская деятельность начинается с накопления информации. После этого следует постановка проблемы и выбор темы исследования. Затем определяются цели исследования. Следующая ступень- выдвижение гипотезы - мысленное представление основной идеи, к которой может привести исследование, предположение о результатах исследования. В заключение необходимы оценка, оформление результатов работы и вывод из нее.
Важную роль в развитии познавательных процессов играют экспериментальные исследования, связанные с повседневной жизнью. Например, исследование качества питьевой воды или продуктов питания.
Школьный кабинет химии имеет достаточную оснащенность, чтобы проводить разнообразную работу с учащимися, проявляющими повышенный интерес к химии.
С учащимися мы проводим исследования, по разработанным и адаптированным методикам количественного анализа пищевых продуктов .Объектами исследования являются овощи и фрукты, мед, молоко, хлебобулочные изделия и другие продукты .Результаты анализа позволяют делать выводы об их пищевой ценности контролировать их качество .Эти исследования могут быть включены также в факультативный курс.
Таким образом, учащиеся овладевают методикой научного исследования, усваивают этапы научного познания.
Тема: Определение сахаров в овощах и фруктах
Введение
Питательная ценность овощей и фруктов определяется в первую очередь содержанием легко растворимых углеводов (сахаров): сахарозы, глюкозы и фруктозы. Их содержание зависит не только от вида и сорта растений, но и от условий их выращивания, агротехники, сроков уборки и условий хранения.
Результаты анализа позволяют делать выводы о пищевой ценности овощей и фруктов и контролировать их качество.
Цель работы
1) Определить содержание углеводов в яблоках, апельсине, моркови и свекле, полученные результаты сравнить с литературными данными
2) Обучиться приемам исследовательской работы
Ход работы
Содержание моносахаридов определяем методом разработанным Бертраном. Моносахариды при взаимодействии с реактивом Фелинга образуют оксид меди (I). Реактив Фелинга представляет собой щелочной раствор комплексного соединения меди (II) c тартратом калия натрия KNa[CuC4H2O6] (соль винной кислоты или сегнетова соль) который получают так:
СuSO4 + 2NaОН = Сu(ОН)2↓ + Na2SO4; (1)
Сu(ОН)2 + NаООС-СН - СН - СООК =
| |
OH OH
= NаООС —СН-СН- СООК + 2Н2O. (2)
| |
O O
\ /
Cu
Вместо соли винной кислоты можно использовать водный щелочной раствор глицерина [2]. Глюкоза при нагревании восстанавливает атомы меди в степени окисления +2 до оксида меди(I) красного цвета:
О
//
СН2ОН- (СНОН)4- С +2КNa[CuС4Н2O6] + 2Н2O =
\
ОН
О
//
= СН2ОН- (СНОН)4- С +2KNaС4Н4O6 + Сu2O↓ (3)
\
ОН
глюконовая кислота
Следует отметить, что в этой реакции образуется сложная смесь продуктов окисления, так как взаимодействие глюкозы с реактивом Фелинга протекает не только по указанному уравнению реакции, а сопровождается еще и побочными реакциями. Фруктоза в отличие от обычных кетонов также окисляется реактивом Фелинга с образованием Сu2O [3]. В этом можно убедиться, проделав соответствующий опыт с фруктозой (левулозой). Окисление фруктозы сопровождается разрывом углеродной цепи и образованием органических кислот [4].
Оксид меди(I) растворяют в сульфате железа (Ш) в присутствии серной кислоты:
Сu2O + Fе2(SO4)3 + Н2SO4 = 2СuSO4 + 2FеSO4 + Н2O. (4)
Раствор сульфата железа (II) титруют раствором перманганата калия в кислой среде. Реакция протекает по уравнению:
2КМnO4 + 10FеSО4 + 8Н2SO4 =5Fе2(SO4)3 + 2МnSO4 + 8Н2O + К2SO4. (5)
Реактивы: реактив Фелинга (раствор А — 34,6 г СuSO45Н2O на 500 мл раствора; раствор Б — 173 г сегнетовой соли и 70 г NаОН на 500 мл раствора; перед употреблением смешивают равные объемы этих растворов); щелочной раствор глицерина (150 г NаОН растворяют в 500 мл воды, добавляют 50 мл чистого глицерина и доводят водой до 1 л); растворы КМnO4 (с = 0,02моль/л), Fе2(SO4)3 (с = 50 г/л) или NH4Fе(SO4)2 12Н2O (100 г/л), Н2S04 (ρ = =1,84 г/см3), Na2S04 (ω=7,3%), НСl (ω =20%); РЬ(СН3СОО)2 (ω = 30%); Na2С03 (ω =11%); ВаСl2 (ω =10%).
I. Приготовление водной вытяжки сахаров
Отвешивают 25 г измельченных на терке овощей или фруктов (для апельсинов, лимонов часто ограничиваются отжиманием сока), переносят в фарфоровую ступку, растирают до однородной массы и переносят ее через воронку в мерную колбу на 250 мл, доливают горячей дистиллированной водой до 150 мл и нагревают 30 мин на водяной бане при t = 75-80 °С.
После охлаждения вытяжки добавляют 5-10 мл ацетата свинца для осаждения белковых и красящих веществ, водой доводят объем жидкости в мерной колбе до метки, закрывают пробкой и перемешивают.
После отстаивания вытяжку фильтруют в сухой стакан, отбирают 50 мл фильтрата в мерную колбу на 200 мл. В эту же колбу прибавляют 10 мл раствора сульфата натрия для осаждения избытка ионов свинца, водой доводят объем до метки, закрывают пробкой, взбалтывают и дают отстояться. Жидкость фильтруют через двойной бумажный фильтр в стакан. Вытяжка готова.
II. Определение моносахаридов
Две пробы фильтрата по 20 мл переносят пипеткой в конические колбы для титрования. В каждую колбу мерным цилиндром отмеряют 20 мл раствора тартрата калия-натрия. Смесь перемешивают, кипятят в течении 3 мин и отстаивают красный осадок Сu2O 1-2 мин. Затем жидкость сливают и осадок промывают дистиллированной водой декантацией, проверяя пробу на сульфат-анион хлоридом бария.
Если осадок оксида меди(I) не образуется или его очень мало, то надо приготовить другую вытяжку, взяв большую навеску (50 г). При высокой концентрации сахаров в растворе большая часть ионов Сu+2 восстанавливается и синяя окраска раствора исчезает. В этом случае объем пробы уменьшают или ее разбавляют.
К промытому осадку Сu2O добавляют 10-15 мл сульфата железа(III) и титруют перманганатом калия до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение минуты.
III. Определение общего сахара
Отмеряют пипеткой 50 мл вытяжки в мерную колбу на 100 мл, добавляют с помощью мерного цилиндра 5 мл 5%-ного раствора хлороводородной кислоты, нагревают до 60 °С и ставят на водяную баню на 8 мин при t = 68-70 °С для гидролиза сахарозы.
Затем колбу охлаждают, жидкость нейтрализуют при постепенном добавлении (вспенивание!) раствора карбоната натрия в присутствии метилоранжа до перехода окраски в слабо-желтую, доводят водой до метки и берут две пробы по 20-50 мл. Дальнейшее определение проводят также как и в случае моносахаридов.
IV. Расчеты
Из уравнений (4) и (5) получаем стехиометрическую схему:
Сu20 →2FеS04 →0,4КМnО4,
по которой рассчитываем массу оксида меди(I), исходя из объема раствора перманганата калия, пошедшего на титрование. Расчет показывает, что 1 мл раствора КМnO4 (с = 0,02 моль/л) соответствует 7,16 мг Сu20 или 6,36 мг меди. По эмпирически составленной Бертраном табл. 1 [2], исходя из массы меди, находим массу моносахаридов и вычисляем массовую долю сахаров в процентах.
Вычисление содержания моносахаридов проводим по формуле:
, (6)
где а - масса сахаров, найденная по табл. 1, мг;
mH- масса навески сырого материала, 25 г;
V-общий объем вытяжки, 250 мг;
V1 -объем пробы, мл;
0,4- коэффициент, учитывающий разбавление, пересчет на миллиграммы и проценты.
Вычисление содержания общего сахара проводим по формуле:
,
(7)
где 0,8 — коэффициент, учитывающий разбавление, пересчет на миллиграммы и прочее.
В нашем случае: масса навески яблока 25 г, на титрование пробы V1= 50 мл израсходовано 12,5 мл раствора перманганата калия (с =0,02 моль/л), что соответствует 79,4 мг меди. По табл. 1 находим соответствующую массу сахара - а = 46,5 мг и вычисляем ω2, ω2 = 6,5%.
При определении сахарозы (ω 3) находим разность между общим содержанием сахара и содержанием моносахаридов и умножаем ее на коэффициент 0,95 [2]:
ω 3= (ω 1 - ω 2)0,95.
Таблица 1
|
Масса, мг |
Масса, мг |
||
|
меди |
Моно- сахарида |
меди |
Моно- сахарида |
|
20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 |
9,8 10,8 11,8 12,9 13,9 14,9 15,9 16,9 17,9 18,9 20 21 22 23,1 24,2 25,2 26,3 27,3 28,35 29,4 30,5 31,6 32,7 33,75 34,85 35,95 37 38,1 39,2 40,3 40,4 42,5 43,6 44,8 45,9 47 48,1 49,2 50,45 51,5 |
100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 122 124 126 128 130 132 134 136 138 140 142 144 146 148 150 152 154 156 158 160 162 164 166 168 170 172 174 176 178 |
52,65 53,85 54,95 56,3 57,25 58,4 59,5 60,7 61,9 63,1 64,2 65,4 66,6 67,8 69 70,1 71,4 72,55 73,8 75,05 76,25 77,5 78,7 79,9 81,2 82,45 83,7 85 86,25 87,5 88,75 90 91,25 92,5 93,8 95,05 96,3 97,6 98,9 100,2 |
Результаты определения массовой доли углеводов представлены в табл. 2. В ней сравниваются данные из литературных источников и полученные практически.
Результаты исследований:
Таблица 2
Содержание углеводов в некоторых овощах и фруктах (% на сырое вещество)
|
Культура
|
Общий сахар |
сахароза |
моносахариды |
Преоблад.сахар[2] |
|||
|
Практ. |
Лит. |
Практ. |
Лит. |
Практ. |
Лит. |
||
|
Яблоко Апельсин Морковь Свекла столовая |
6,5 4,3 2,1 7,8
|
6-14 7-8 6-8 8,12 |
0,86 3,4 1,2 6,1 |
2-3 4 2-6 - |
5,6 0,9 0,8 1,4 |
7,5 - 3,5 0,4 |
Моносахариды Сахароза Сахароза Сахароза |
Вывод: Полученные результаты удовлетворительно согласуются с литературными данными. Интересно отметить, что в представленных культурах наибольшее содержание сахаров наблюдается у яблок и столовой свеклы, причем, в яблоках преобладают моносахариды, в свекле - сахароза.
ЛИТЕРАТУРА
1. Скурихин И.М., Нечаев А.П. Все о пище с точки зрения химика. М.: Высшая школа, 2005.
2. Методы биохимического исследования растений. Л.: Агропромиздат. Ленинградское отделение, 2003.
3. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия, 2007.
4. Потапов В.М., Татаринчик СМ. Органическая химия. М.: Химия, 2007.
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Работа с одаренными учащимися.Научно - исследовательская деятельность. Экспериментальная работа по определению содержания сахаров в овощах( свекла, морковь.капуста) и фруктах( яблоко, апельсин, груша). Работа проводится с учениками 10 классов, изучающих органическую химию.
Исходя из главной цели образования - воспитание творческой личности учащегося, способности к саморазвитию, самоусовершенствованию, в качестве приоритетного дидактического подхода в обучении и воспитании одаренных детей я выбрала поисковый, исследовательский метод.
Исследовательская деятельность начинается с накопления информации. После этого следует постановка проблемы и выбор темы исследования. Затем определяются цели исследования. Следующая ступень- выдвижение гипотезы - мысленное представление основной идеи, к которой может привести исследование, предположение о результатах исследования. В заключение необходимы оценка, оформление результатов работы и вывод из нее.
Важную роль в развитии познавательных процессов играют экспериментальные исследования, связанные с повседневной жизнью. Например, исследование качества питьевой воды или продуктов питания.
Школьный кабинет химии имеет достаточную оснащенность, чтобы проводить разнообразную работу с учащимися, проявляющими повышенный интерес к химии.
С учащимися мы проводим исследования, по разработанным и адаптированным методикам количественного анализа пищевых продуктов .Объектами исследования являются овощи и фрукты, мед, молоко, хлебобулочные изделия и другие продукты .Результаты анализа позволяют делать выводы об их пищевой ценности контролировать их качество .Эти исследования могут быть включены также в факультативный курс.
6 662 832 материала в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Сивагина Аниса Гайнетдиновна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс профессиональной переподготовки
500/1000 ч.
Курс повышения квалификации
72 ч. — 180 ч.
Курс повышения квалификации
36 ч. — 180 ч.
Курс повышения квалификации
36 ч. — 180 ч.
Мини-курс
10 ч.
Мини-курс
5 ч.
Мини-курс
6 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.