Урок по теме «Углеводы. Классификация углеводов. Характерные свойства»

ОТКРЫТЫЙ УРОК  10 класс

 «Углеводы. Классификация углеводов. Характерные свойства»

Цель: ознакомить учащихся с новым классом кислородсодержащих соединений – углеводами.

Задачи:

обучающая – познакомить учащихся

• с классификацией углеводов,
• с особенностями их строения,
• со свойствами углеводов,
• с биологической ролью и применением углеводов;

развивающая – продолжить развитие умений

• совершенствовать умения и навыки при проведении химического эксперимента с соблюдением правил техники безопасности
• выявлять связь между составом и строением веществ, их свойствами и функциями;
• развивать память, речь, мышление, умение анализировать, сравнивать, делать выводы
• работать с дополнительной литературой, составлять опорные плакаты, сводные таблицы;
• использовать полученные знания для доказательства материального единства живой и неживой природы;

воспитывающая – продолжить

• эстетическое воспитание учащихся,
• формирование у них навыков работы в группе,
• формирование научного мировоззрения.

Тип урока: урок формирования знаний

Методы обучения:  химический эксперимент, метод исследования, фронтальная беседа, фронтальный опрос.

Оборудование:  пробирки, держатель для пробирок, спиртовка.

Реактивы: растворы медного купороса, гидроксида натрия, глюкозы, аммиака, нитрата серебра, сахароза, концентрированная кислота.

Ход урока

1 этап урока- Приветствие учащихся и гостей.

Учитель:

Здравствуйте ребята и гости нашего урока.! Ученые доказали, что нужно каждое утро, съедая 20 г черного шоколада, у вас не будет никогда депрессии. Предлагаю вам шоколад, чтоб вы позитивно настроились на урок, и у вас не было депрессии.

-(учитель предлагает учащимся шоколад)

 Учитель:

Ребята, в начале урока я хочу обратить ваше внимание на слова немецкого поэта Гёте «Природа – единственная книга, каждая страница которой полна глубокого содержания».

Как вы думаете, почему я взяла эти слова для того, чтобы начать наш урок?

-(учащиеся предлагают варианты ответов)

Смысл этого высказывания состоит в том, что все на нашей планете-это большое количество веществ, которые нас окружают. Их надо научиться понимать и их правильно использовать. Каждое вещество – это кусочек химии. Я желаю вам успеха в ваших сегодняшних открытиях!

 Учитель:

Эпиграф к уроку: «К знанию ведут три пути: первый-размышление – самый благородный, второй – подражание - самый легкий, третий – опыт – самый горький». Хотелось бы, чтобы каждый из вас научился пользоваться каждым из этих методов.

2 этап урока - Постановка проблемы, выход на тему урока, постановка целей урока

-(учащимся предлагаются предметы):

картофель, крем, жидкость для снятия лака, мыло, вата, сахар, масло, уксус, напиток «Дюшес» с грушевым ароматом, спиртовая настойка

Учитель: Обозначается проблема:

Что объединяет эти предметы?

Учитель напоминает, что пройден большой класс органических веществ, предлагает вспомнить и назвать классы кислородсодержащих соединений (КСС)

-(учащиеся предлагают варианты ответов)

Учитель:

Игра «Найди лишнее»- картофель, вата, сахар, напиток.  УГЛЕВОДЫ

Тема нашего урока: Углеводы. Классификация углеводов. Характерные свойства.

Учитель:

Ребята давайте определим цели урока:

1.Дать общее понятие о классе органических веществ «Углеводы».

2. Познакомить учащихся с классификацией углеводов, с особенностями их строения, со свойствами углеводов, с биологической ролью и применением углеводов;

3. Выявлять связь между составом и строением веществ, их свойствами и функциями;

3        этап урока- Изучение нового материала:

1.Понятие

Учитель:

Уг­ле­во­ды – это, по­жа­луй, одна из самых вкус­ных со­став­ля­ю­щих нашей пищи, и не толь­ко нашей, но и жи­вот­ных.

В при­ро­де уг­ле­во­ды – это спе­лые ягоды и фрук­ты, слад­кие овощи, мед. Да и мно­гие наши при­выч­ные сла­до­сти – мо­ро­жен­ное, шо­ко­лад, кон­фе­ты, – это тоже пре­жде всего уг­ле­во­ды.

 Как Вы думаете почему такое название –угле (уголь) и воды (вода)?

-(учащиеся предлагают варианты ответов)

На­зва­ние уг­ле­во­ды по­яви­лось при­мер­но в на­ча­ле 19 века, когда был вы­пол­нен впер­вые ана­лиз этих со­еди­не­ний. Ока­за­лось, что со­став уг­ле­во­дов можно вы­ра­зить фор­му­лой, в ко­то­рой на 1 атом уг­ле­ро­да при­хо­дит­ся опре­де­лен­ное ко­ли­че­ство мо­ле­кул воды, т.е. уголь и вода. Тогда еще ни­че­го не было из­вест­но о струк­ту­ре, и на­зва­ние при­жи­лось. В поль­зу того, что уг­ле­во­ды – это уголь и вода, го­во­рит, на­при­мер, сле­ду­ю­щий очень ин­те­рес­ный экс­пе­ри­мент.

Демонстрируется опыт 1.  (сахар, лучинка, концентрированная серная кислота)

Если к уг­ле­во­ду-са­ха­ру ,или са­ха­ро­зе, по- на­уч­но­му, до­ба­вить силь­ный во­до­от­ни­ма­ю­щий ре­ак­тив, на­при­мер, кон­цен­три­ро­ван­ную сер­ную кис­ло­ту, про­ис­хо­дят до­воль­но ин­те­рес­ные вещи. Сер­ная кис­ло­та об­ра­зу­ет очень проч­ные ком­плек­сы с мо­ле­ку­ла­ми воды и фак­ти­че­ски за­би­ра­ет всю воду у са­ха­ро­зы. В ре­зуль­та­те при про­ве­де­нии экс­пе­ри­мен­та пред­ва­ри­тель­но из­мель­чен­ную и смо­чен­ную водой для уси­ле­ния эф­фек­та са­ха­ро­зу по­ли­ва­ют кон­цен­три­ро­ван­ной сер­ной кис­ло­той. При этом очень быст­ро про­ис­хо­дит обуг­ли­ва­ние, сахар тем­не­ет и на­чи­на­ет вспе­ни­вать­ся.

Учитель:

По­че­му? По­то­му что об­ра­зо­ва­ние ком­плек­са сер­ной кис­ло­ты с водой про­ис­хо­дит с вы­де­ле­ни­ем боль­шо­го ко­ли­че­ства тепла, вода за­ки­па­ет, и поры бук­валь­но вспу­чи­ва­ют оста­ю­щий­ся уг­ле­род. По­лу­ча­ет­ся такое вот объ­ем­ное из­де­лие из быв­ше­го са­ха­ра.

Запись на доске:  Обугливание органических веществ концентрированной серной кислотой.

Cn(H2O)n + H2SO4 (концентрированная) = n C + H2SO4 ∙ n H2O

 Запись в тетради:

Углеводы – органические вещества, молекулы которых состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, причём водород и кислород находятся в них, как правило, в таком же соотношении, как и в молекуле воды (2:1).

Общая формула углеводов – C_n(H₂O)_m.

2. Номенклатура.

Имен­но за свой слад­кий вкус уг­ле­во­ды ино­гда еще на­зы­ва­ют са­ха­ра­ми.

Это более ста­рин­ное их на­зва­ние. При этом да­ле­ко не все со­еди­не­ния, ко­то­рые от­но­сят­ся к клас­су уг­ле­во­дов, яв­ля­ют­ся на вкус слад­ки­ми- целлюлоза, крахмал.

 Ин­те­рес­но, что, в от­ли­чие от мно­гих дру­гих ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний, наи­бо­лее рас­про­стра­нен­ные уг­ле­во­ды не при­ня­то даже в на­уч­ной среде на­зы­вать по-на­уч­но­му, т.е. по си­сте­ма­ти­че­ской но­мен­кла­ту­ре. Это ста­но­вит­ся оче­вид­ным при по­пыт­ке на­звать.

По­про­буй­те ска­зать. Вме­сто са­ха­ра уче­ные го­во­рят са­ха­ро­за, но по­про­буй­те ска­зать вме­сто са­ха­ро­зы a-глю­ко­пи­ро­но­зил, β-фрук­то­фу­ра­но­зид. Это не самое удоб­ное из на­зва­ний. Ана­ло­гич­ным путем на­зы­ва­ют­ся и дру­гие уг­ле­во­ды, при­чем по стро­гой но­мен­кла­ту­ре ИЮПАК их на­зва­ние еще более труд­но про­из­но­си­мо.

И по­это­му чаще всего ис­поль­зу­ют еще ста­рин­ные три­ви­аль­ные на­зва­ния, ко­то­рые свя­за­ны либо с ис­точ­ни­ком, либо со свой­ства­ми.

На­при­мер, глю­ко­за, она же ви­но­град­ный сахар.

Фрук­то­за – фрук­то­вый сахар.

Лак­то­за – мо­лоч­ный сахар.

3.Классификация.

Учитель:

А теперь составим с вами кластер на тему  классификация углеводов.

Работа в группах.  На партах конверт: «Классификация углеводов»  (лист А-4, клей)

Ученик у доски: работа мелом.

Учитель: (слушая рассказ учителя составить кластер).

Существует множество разнообразных классификаций углеводов. Классификация углеводов сложна и многопланова, поскольку проводится по большому числу признаков. Существует классификация углеводов по числу остатков моносахаридов в молекуле, по числу углеродных атомов в моносахариде и природе карбонильной группы в нем, по отношению к окислителям. Мы постарались обобщить и представить универсальную, которая объединяет сведения из курса общей биологии и химии.

Углеводы живых организмов в зависимости от строения можно поделить на три группы: моносахариды – «простые сахара», олигосахариды и полисахариды.

В молекулах моносахаридов может содержаться от 3-х до 7 атомов углерода. Названия всех групп моносахаридов, а также названия отдельных представителей оканчиваются на –оза. Поэтому в зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахариды подразделяются на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы.  Триозы(С3Н6О3)представитель Д-глицериновый альдегид- дигидроксиацетон. Тетрозы (С4Н8О4) представитель - эритроза. В составе живых клеток встречается очень редко и преимущественно в прокариотических организмов. Пентозы (С5Н10О5) представители рибоза, дезоксирибоза, ксилоза, арабиноза очень распространены. Гегсозы (С6Н12О6) представители глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза. . Гептозы (С7Н14О7) представитель манногептулоза.

Олигосахариды образуются путем объединения в одну молекулу нескольких моносахаридов (2-10). Если в одной молекуле объединяются два моносахарида, то такое соединение называется дисахаридом. Если 3 остатка моносахаридов - трисахариды. Очень разнообразны и выполняют разнообразные функции как в растительных, так и в животных клетках. Среди дисахаридов можно выделить: Сахароза (тростниковый или свекловичный сахар)- дисахарид, состоящий из остатков молекулы глюкозы и фруктозы, важнейшая транспортная форма углеводов у растений. Содержится в тканях растений. Является продуктом питания (бытовое название – сахар), который мы обычно покупаем в магазине. Лактоза (молочный сахар)- дисахарид, состоящий из остатков молекул глюкозы и галактозы. Входит в состав молока млекопитающих(2-8,5%). Мальтоза (солодовый сахар)- дисахарид, состоящий из двух молекул глюкозы. Является основным структурным элементом крахмала и гликогена. Представителем трисахаридов у живых организмов является раффиноза (состоит из остатков молекул глюкозы, фруктозы и галактозы). Используется многими растениями как запасающее вещество.

Полисахариды объединяют уже до нескольких тысяч простых сахаров. Главным резервным углеводом большинства растений является крахмал (С6Н10О5)n – полимер, мономером которого является ά-глюкоза. Гликоген – основной резервный углевод животных (человека). Накапливается в печени (до 20%) и мышцах (до 4%), является источником глюкозы. Целлюлоза – линейный полисахарид, образованный молекулами β-глюкозы. Маннаны – полисахариды, образованные молекулами маннозы. Являются структурными и запасающими полисахаридами грибов и растений. Хитин – полисахарид, образованный молекулами N-ацетил-Д-глюкозамина. Формирует клеточную стенку большинства грибов и является основой внешнего скелета членистоногих.

Учитель: Проверка кластера. Какие углеводы прозвучали в моем рассказе но не вошли в кластер? Молодцы!

Должно получиться:

Углеводы:

1. Моносахариды: А) триозы Б) тетрозы В) пентозы: - рибоза ,-дезоксирибоза Г) гексозы

- глюкоза - фруктоза

2. Дисахариды: А) сахароза Б) мальтоза В) лактоза

3. Полисахариды: А) крахмал Б) целлюлоза

-(проверка выполнения задания на доске, задания групп А-4)

4.Определение функциональных групп, качественные реакции

 Учитель:

В начале XIX века ученые установили формулу глюкозы С6Н12О6. Предположите химическое строение глюкозы.

-(учащиеся делают предположения)

1. Глюкоза – кислородосодержащее органическое соединение, следовательно, может содержать такие функциональные группы, как спиртовая, альдегидная, кетонная, кислотная.

2. Чтобы доказать наличие или отсутствие этих групп в молекуле глюкозы надо провести качественные реакции .

-(вспоминаем качественные реакции на перечисленные функциональные группы).

Демонстрационный опыт 2

 Качественные реакции на группы –ОН, -СОН, -СООН. (глюкоза, сульфат меди 2, гидрооксид натрия, раствор аммиака, нитрат серебра, спиртовка)

Делаем вывод: в молекуле глюкозы присутствуют 1 альдегидная группа и 5 спиртовых групп.

4 этап урока – Лабораторная работа «Исследование веществ на наличие в них углеводов»

Помните, что проведение эксперимента требует точности, аккуратности, внимательности (вспомнить правила техники безопасности: работа с едкими веществами, нагревание спиртовки, правила закрепления пробирки).

Работа в группах

  Учитель: задание на карточке №1

Сегодня мы определим, находятся ли в наших любимых пищевых продуктах углеводы . (учитель раздает инструкционные карточки с заданиями по группам).

1 группа.

Обнаружение углеводов в мороженом. А) В пробирку наливаю 1 мл. растаявшего мороженого и добавляют 5-6 мл. воды, закрывают пробкой и встряхивают. Фильтруют полученную смесь. К 2 мл. фильтрата добавляют 1 мл. гидрооксида натрия (NaOH) и 2-3 капли раствора CuSO4. Пробирку встряхивают. Обращают внимание на изменившуюся окраску раствора. О чем говорит эта реакция? Б) Полученный раствор с изменившейся окраской нагревают на спиртовке. Обращают внимание на изменение окраске. Какой вывод о составе мороженого можно сделать? В) Подготовьте отчет о своей работе (на листах формата А-4).

2 группа.

Обнаружение углеводов в меде. А) В пробирку наливаю 1 мл. растаявшего меда и добавляют 5-6 мл. воды, закрывают пробкой и встряхивают. К 2 мл. фильтрата добавляют 1 мл. гидрооксида натрия (NaOH) и 2-3 капли раствора CuSO4. Пробирку встряхивают. Обращают внимание на изменившуюся окраску раствора. О чем говорит эта реакция? Б) Полученный раствор с изменившейся окраской нагревают на спиртовке. Обращают внимание на не изменение окраски. Какой вывод о составе меда можно сделать?

 В) Подготовьте отчет о своей работе (на листах формата А-4).

3 группа.

Обнаружение углеводов в шоколаде. А) Насыпьте в пробирку измельченный шоколад ( 1 см ) и добавьте (2см) воды. Содержимое пробирки несколько раз встряхнуть и профильтровать. Добавить к фильтрату 1 мл. раствора едкого натра (NaOH) и 1-2 капли раствора сульфата меди (II) (CuSO4). Пробирку встряхивают. Как изменилась окраска раствора? Б) Налейте в пробирку 1 мл. нитрата серебра (AgNO3) и добавляйте по каплям раствор аммиака (NH3) до растворения осадка. Затем к полученному раствору прилейте раствор молочного шоколада. Обратите внимание на изменение, происходящее в пробирке. Сделайте вывод о составе молочного шоколада. В) Приготовьте отчет о своей работе (на листах формата А-4) 4.

4        этап урока- Закрепление нового материала

Учитель:

Блиц – опрос. Задание на карточке №2 

Ребята,  сейчас мы с вами повторим материал об углеводах. Необходимо  ответить на вопрос, только используя слова ДА, НЕТ, НЕЗНАЮ.

1. Углеводы – это вещества с общей формулой (Cn(H2O)m). ДА

2. Углеводы классифицируют на моно-, ди-, полисахариды. ДА

3. К моносахаридам относятся глюкоза, фруктоза, галактоза, хитин, дезоксирибоза. НЕТ

4. К полисахаридам относятся крахмал, целлюлоза, маннаны. ДА

5. Сахароза –это название углеводорода по международной номенклатуре ЮПАК. НЕТ

6. Фруктоза – это изомер глюкозы. ДА

7. При расщеплении сахарозы образуются глюкоза и фруктоза. ДА

8. Сахароза не дает реакцию «серебряного зеркала» т.к. в ее молекуле нет альдегидной группы. ДА

9. Крахмал образован α – глюкозой и α-гликозидной связью. ДА,НЕЗНАЮ

10. Целлюлоза, в отличие от крахмала, образована β-глюкозой и β-гликозидной связью. ДА. НЕЗНАЮ

11. Реактивом на определение глюкозы является р-в Толленса или р-в Феллинга. ДА.НЕЗНАЮ

12. Волокнистое вещество нерастворимо в воде и органических растворителях, растворяется в реактиве Швейцера. Это целлюлоза. ДА,НЕЗНАЮ

13. Глюкозу, сахарозу и крахмал можно обнаружить с помощью одного реактива- гидрооксида меди Cu(OH)2.ДА

14. При окислении глюкозы образуется только глюконовая кислота. НЕТ

15. Углеводы образуются в клетках животных и растений в процессе фотосинтеза. НЕТ

16. По химическому строению углеводы – это альдегидоспирты НЕТ.НЕЗНАЮ

17. Углеводы способные вступать в реакцию с реактивом Толленса и окисляться реактивом Феллинга называются восстанавливающими. НЕЗНАЮ

18. Пентозами являются углеводы рибоза и дезоксирибоза, которые имеют по 5 атомов С в цепочке.ДА

Варианты ответов: написаны на обратной стороне доски

Взаимопроверка.

ДА	НЕТ	НЕЗНАЮ
1,2,4,6,7,8,13,18	3,5,14,15	9(да),10(да),11(да),12(да),16(нет),17

5        этап урока- Проблемный вопрос теме следующего урока. (подумайте, найдите ответ в ИНТЕРНЕТЕ)

Учитель:

Ночью 29 декабря 1916 года группа заговорщиков (князь Феликс Юсупов, член Думы Владимир Пуришкевич, великий князь Дмитрий Павлович, поручик Александр Сухотин и доктор Станислав Лазоверт) тайно заманили старца Распутина во дворец Юсупова на Мойке, где задумали отравить его. Юсупов принимал Распутина в подвальном помещении, специально оборудованном для этой цели. «В 11 часов, - пишет князь, — все было готово... На столе уже пыхтел самовар, кругом были расставлены вазы с пирожными и любимыми распутинскими лакомствами, в которые был добавлен цианистый калий. Но Распутин невозмутимо мелкими глоточками пил вино, смакуя его, как настоящий знаток, и при этом ничуть не менялся в лице. Яд, очевидно, не действовал. Распутин преспокойно расхаживал по комнате. Тогда я взял второй бокал с ядом, наполнил его вином и протянул Распутину. Тот выпил и его с тем же результатом. На подносе оставался третий, и последний, бокал.

- Яд не подействовал.

- Но ведь доза была огромная? И он все выпил?

- Все.

Очень может быть, огромная доза цианистого калия, которой, по словам Лазоверта, можно было мгновенно убить несколько человек, но не сработало по совсем другой причине. Какая была причина?

ОТВЕТ:  Еще в конце XIX века было подмечено, что сахар способен обезвреживать цианиды. Глюкоза, соединяясь с синильной кислотой и ее солями, образует неопасное вещество – циангидрин.

6 этап урока- Домашнее задание

Карточка №3  Характеристика углеводов.

Учитель:

используя дополнительный материал (готовый материал в кабинете, Интернет, дополнительная литература) заполните таблицу- учащиеся 1 группы (глюкоза, лактоза), 2 группы (фруктоза, крахмал), 3 группа (рибоза, целлюлоза). Индивидуально сахароза.

Углевод	Определение, формула	Физические свойства	Химические свойства	Биологическая роль	Применение углеводов
глюкоза
фруктоза
рибоза
сахароза
лактоза
целлюлоза
крахмал

Подготовьте лаконичный монологический ответ.

Возможное (примерное) содержание выступлений учащихся предлагается в приложениях к уроку и может существенно отличаться от того, что посчитают важным в своём рассказе учащиеся.

6      этап урока – Рефлексия

Учитель:

Сегодня на уроке:

Я Сегодня: ответы учащихся

- Я удивился;

- Я понял;

- Я задумался.

СПАСИБО ЗА УРОК!

Краткое описание документа:

Тип урока: урок формирования знаний

Методы обучения: химический эксперимент, метод исследования, фронтальная беседа, фронтальный опрос.

Урок с проблемной постановкой вопроса с элементами демонстрационных опытов. Применяются игровые моменты, составление опорной схемы: "Классификация углеводов", а также предусмотрено выполнение лабораторной работы.