Углеводы глюкоза 10 класс химия конспект

Обновлено: 05.07.2024

Тип урока: изучение нового материала (комбинированный урок).

Дать классификацию углеводам.
Рассмотреть и усвоить физические и химические свойства глюкозы.
Изучить строение молекулы глюкозы, рассмотреть изомерию глюкозы.
Знать нахождение глюкозы в природе, в организме человека, ее биологическое значение и области применения.

Образовательные:
- формировать представления о группе органических веществ, обладающих двойственными свойствами;
- изучить строение глюкозы;
- выделить основные и особые свойства глюкозы.
- развитие навыка экспериментальной работы, умения сравнивать, обобщать, делать самостоятельные выводы;
- выявление незаменимой роли глюкозы в жизни человека, животных, в том числе и многих микроорганизмов,
- формирование у учащихся научно-материального мировоззрения, подтвердить единство природы, выражающегося во взаимных превращениях неорганических и органических веществ (фотосинтез);
- расширить и углубить кругозор об углеводах,
- воспитание познавательной активности, чувства ответственности, уважения друг к другу, взаимопонимания, взаимоподдержки, уверенности в себе;
- воспитание культуры общения.
Методы и приемы: беседа, рассказ, самостоятельная работа с учебником, создание проблемныхситуаций, презентации учащихся.
- ТСО – компьютер, материал на электронных носителях;
- Таблицы;
- Раздаточный материал;
- Реактивы: глюкоза, глицерин, NaOH, CuSO₄. лабораторное оборудование и химические реактивы для опытов.
I. Мотивация

Приветствие, проверка готовности учащихся и кабинета к уроку, заполнение классного журнала, обоснование темы и цели урока.

II. Основная часть

1. Вступительное слово учителя (Презентация, слайд 1).

Углеводы. А это те самые сладости, которые вы так любите, (фрукты, торты, конфеты, варенье, шоколад и т.д., особенно много углеводов содержит виноград). Углеводы жизненно важные вещества, которые необходимы каждому организму. Эти вещества расходуются, и человек должен постоянно пополнять их запасы. Понятно, что вещества, входящие в состав тканей организма, не похожие на те, которые он употребляет в пищу. Организм человека перерабатывает пищевые продукты и в процессе своей жизнедеятельности постоянно расходует энергию, которая, как мы знаем, выделяется при окислении в тканях организма, углеводы входят в состав нуклеиновых кислот, осуществляющих биосинтез белка и передачу наследственных признаков.
Животные и человек не синтезируют углеводы. В зеленых растениях при участии хлорофилла и солнечного света осуществляется ряд процессов преобразования поглощенной из воздуха углекислого газа и впитанной из почвы воды. Конечным продуктом этих процесса – фотосинтеза, является сложная молекула углевода.
Углеводы – важный источник энергии для организма, участвуют в обмене веществ. Основными источниками углеводов являются растительные продукты.

2. Историческая справка об углеводах (Презентация, слайды 2-4, ученик 1).

3. Классификация углеводов (Презентация, слайды 5-6).

Обратим внимание на таблицы № 1, 2. Обратите внимание, какие вещества содержат и богаты углеводами?

Ответ и вывод ученика: Углеводы – обширный класс природных соединений.

Обратимся к схеме 1. “Классификация углеводов”. (Презентацияя, слайды 7–8) В зависимости от числа остатков моносахаридов в молекуле делятся на моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды (простые углеводы) – углеводы, которые не гидролизуются. В зависимости от числа атомов углерода подразделяются на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы. Для человека наиболее важны глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза, дезоксирибоза.

Дисахариды – углеводы, которые гидролизуются с образованием двух молекул моносахаридов. Наиболее важны для человека сахароза, мальтоза и лактоза.

Полисахариды – высокомолекулярные соединения – углеводы, которые гидролизуются с образованием множества молекул моносахаридов. Они делятся на перевариваемые и неперевариваемые в желудочно-кишечном тракте. К перевариваемым относят крахмал и гликоген, из вторых для человека важны клетчатка, гемицеллюлоза и пектиновые вещества.
Углеводы часто называют сахаристыми веществами или сахарами. Они могут быть безвкусными, сладкими и горькими. Если сладость раствора сахарозы принимать за 100 %, то сладость фруктозы – 173 %, глюкозы – 81 %, мальтозы и галактозы – 32 %, лактозы – 16 %.

4. Качественный состав углеводов (Презентация, слайды 9-10).

Вопрос: Глядя на формулу углеводов ответьте – одинаково ли соотношение Н₂ и О₂ в углеводах и воде? Сn(Н₂О)_m и H₂O

Ответ: 2 : 1. Углеводы – органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода, причем водород и кислород входят в соотношении (2 : 1) как в воде, отсюда и название.

На основе этой аналогии русский химик К. Шмидт в 1844 г. предложил термин углевода (углерод и вода), а общая формула углеводов Сn(Н₂О)_m

Вопрос: Итак, важнейшим представителем моносахаридов является глюкоза. При изучении, каких тем мы встречались с вами с этим веществом в курсе химии? Биологии?

Ответ: химия – альдегиды, спирты; биология – фотосинтез, строение клетки.

5. Глюкоза в природе и организме человека (Презентация, слайды 11-14, ученик 2).

6. Получение глюкозы (Презентация, слайды 15-16).

Вспомните, какими способами можно получить глюкозу. Что называется фотосинтезом?

а) Реакция фотосинтеза

б) Реакция полимеризации

в) Гидролиз крахмала (уравнение записывает учитель)

7. Физические свойства глюкозы (Презентация, слайд 17).

Вопрос: Охарактеризуйте физические свойства глюкозы.

Физические свойства: бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимо в воде, сладкое на вкус, температура плавления 146 о С.

8. Лабораторные опыты (качественные реакции на глюкозу и глицерин)

Молекулярная формула глюкозы С₆Н₁₂О₆ показывает, что в молекуле должны быть кислородосодержащие функциональные группы. Прежде чем перейти к строению молекулы, мы с вами проведём лабораторные опыты.

Лабораторные опыты (Опыт № 1)

Задание 1. Вопрос. Как опытным путём доказать, что выданное вам вещество – глицерин? (Качественная реакция на глицерин)

Ответ. Взаимодействие глицерина с Сu(ОН)₂. Происходит растворение осадка.

Проделайте опыт: возьмите 2-е пробирки, прилейте раствор гидроксида натрия и добавьте раствор сульфата меди (II). Образуется осадок – Сu(ОН)₂. В одну пробирку налейте глицерин, а в другую – раствор глюкозы. Сделайте на основании наблюдений вывод.

Ответ. Вывод: раствор глюкозы приобретает ярко-синее окрашивание подобно тому, как это происходит с глицерином, происходит растворение осадка синего цвета (качественная реакция на многоатомные спирты).

Следовательно, в молекуле глюкозы много гидроксильных групп.

Задание 2. Подогрейте полученный ярко-синий раствор. Что наблюдаете?

Ответ. Вывод: при нагревании ярко-синего раствора, мы получили красный осадок в пробирке с глюкозой, это доказывает наличие альдегидной группы.

Учитель: Сделаем предположение, что в молекуле 1 альдегидная группа, то гидроксильных групп соответственно будет 5. О наличии 5-и гидроксильных групп подтверждает сложный эфир глюкозы, содержащий, 5 остатков уксусной кислоты и экспериментально доказывает, что все атомы углерода связаны между собой в прямую цепь. Запишем формулу, выражающую глюкозы:

Вывод: таким образом, глюкоза – альдегидоспирт, точнее – многоатомный альдегидоспирт.
Установлено, что в растворе глюкозы находится не только её альдегидная форма; но и молекулы циклического строения.
Установлено, что у третьего атома углерода группа – ОН расположена иначе, чем у других атомов углерода распространённое строение глюкозы выглядит так:

Превращение молекулы линейного строения в молекулу циклического строения объяснимо, если вспомнить что атомы углерода могут вращаться вокруг -связей. Альдегидная группа может приблизиться к гидроксильной группе 5-го атома углерода, поскольку атом кислорода карбонильной группы несёт на себе частичный – заряд, а атом водород гидроксильной группы – частично + заряд.

Осуществляется своеобразный химический процесс: происходит разрыв -связи карбонильной труппы, к атому кислорода присоединяется атом водорода, а атом кислорода гидроксильной группы с атомом углерода замыкают цепь. Циклические формы находятся в равновесии, превращаясь и форму. Таким образом, в водном растворе глюкозы находятся три изомерные формы. Молекула кристаллической глюкозы -форма, при растворении в воде – открытая форма, а затем снова циклическая -форма. Такая изомерия называется динамической (таутомерия).

10. Химические свойства глюкозы (Презентация, слайды 21-25).

Выяснив строение глюкозы, вернёмся к проделанным лабораторным опытам и определим некоторые химические свойства.
Моносахариды вступают в химические реакции, свойственные карбонильной и гидроксильной группам.

Вопрос. Докажите наличие альдегидной группы ещё одним опытом (реакция “Серебряного зеркала” – Качественная реакция глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра (I)).
Доказать наличие альдегидной группы в глюкозе можно с помощью аммиачного раствора оксида серебра. К аммиачному раствору оксида серебра добавим раствор глюкозы и подогреем смесь на водяной бане. Вскоре на стенках колбы начинает осаждаться металлическое серебро. Эта реакция называется реакцией серебряного зеркала. Ее используют как качественную для открытия альдегидов. Альдегидная группа глюкозы окисляется до карбоксильной группы. Глюкоза превращается в глюконовую кислоту.
Запишите уравнение реакции:

(Реакцию серебряного зеркала используют в промышленности для серебрения зеркал, изготовления колб для термосов, елочных украшений).

2) Взаимодействие глюкозы с гидроксидом меди (II)

3) Гидрирование глюкозы

Альдегидная группа может быть восстановлена в гидроксильную группу действием водорода в присутствии катализатора.

Вопрос: Какой спирт образовался?

Ответ: Шестиатомный.

Специфические свойства.

Большое значение имеют процессы брожения глюкозы, происходящие под действием органических катализаторов-ферментов (они вырабатываются микроорганизмами).

а) спиртовое брожение (под действием дрожжей)

б) молочнокислое брожение (под действием молочнокислых бактерий)

в) маслянокислое брожение

11. Биологическое значение глюкозы (Презентация, слайды 26-30, ученик 3).

12. Применение глюкозы (Презентация, слайды 31-34).
- в пищевой промышленности, как заменитель сахарозы;
- в кондитерской промышленности при изготовлении мягких конфет, десертных сортов шоколада, тортов и различных диетических изделий;
- в хлебопечении глюкоза улучшает условия брожения, придает пористость и хороший вкус изделиям, замедляет очерствение;
- в производстве мороженого она занижает точку замерзания, увеличивает его твердость;
- при производстве фруктовых консервов, соков, ликеров, вин, безалкогольных напитков, так как глюкоза не маскирует аромата и вкуса;
- в молочной промышленности при изготовлении молочных продуктов и продуктов детского питания рекомендуется использовать глюкозу в определенной пропорции с сахарозой для придания этим продуктам более высокой питательной ценности;
- в ветеринарии;
- в птицеводстве;
- в фармацевтической промышленности.
Кристаллическую глюкозу целесообразно использовать для питания больных, травмированных, выздоравливающих, а также людей, работающих с большими перегрузками.

Медицинскую глюкозу применяют в антибиотиках и других лекарственных препаратах, в том числе для внутривенных вливаний, и для получения витамина С. Техническая глюкоза находит применение в качестве восстановителя в кожевенном производстве, в текстильном – при производстве вискозы, в качестве питательной среды при выращивании различных видов микроорганизмов в медицинской и микробиологической промышленности.

Тема: Углеводы. Глюкоза и сахароза: строение, изомерия, свойства, применение.

Лабораторный опыт№ 10. Взаимодействие глюкозы со гидроксидом меди (II). Демонстрационный опыт №20. Взаимодействие глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра (I). Лабораторный опыт№ 11. Взаимодействие сахарозы с гидроксидом кальция.

Тип урока: изучение нового материала

Вид урока: беседа с элементами лекции

Цель урока: дать представление об углеводах на примере глюкозы; познакомить обучающихся с составом и строением молекулы глюкозы, её физическими свойствами, значением в природе, научить определять химические свойства органических соединений, исходя из их строения и наличия соответствующих функциональных групп на примере глюкозы как альдегидоспирта; раскрыть общие представления об олигосахаридах на примере сахарозы.

Тип урока: изучение нового материала.

Методы обучения: словесные, пояснительно-иллюстративные, практические: проведение лабораторного эксперимента, репродуктивные; частично поисковые, интерактивные.

Структура урока:

I. Организационный этап. 1 мин

II. Проверка домашнего задания. 5 мин

III. Актуализация опорных знаний. Мотивация учебной деятельности. 5 мин

IV. Изучение нового материала. 23 мин

1. Понятие об углеводах;

2. Строение молекулы, свойства и получение глюкозы;

3. Применение глюкозы;

4. Представления об олигосахаридах.

V. Первичное применение полученных знаний. 6 мин

VI. Домашнее задание. 2 мин

VII. Подведение итогов урока. 3 мин

Ход урока:

I. Организационный этап.

Приветствие, диагностика состояния обучающихся, настрой на работу. Учитель сообщает цель и задачи урока; проводит инструктаж по выполнению работы на уроке.

II. Проверка домашнего задания.

Проверка домашнего задания устно у доски.

1. Что называется жирами?

2.Физические и химические свойства жиров?

3.Синтетические моющие средства.

III. Актуализация опорных знаний. Мотивация учебной деятельности.

Беседа. В курсе биологии вы уже знакомились с углеводами, давайте вспомним основные понятия.

1. Что вы знаете о составе углеводов?

2. Что вы знаете о физических свойствах углеводов?

3. Что вы знаете о биологическом значении углеводов?

IV. Изучение нового материала.

Параллельно с изучением новой темы просматриваем презентацию по данной теме.

1. Понятие об углеводах.

Совместно с учителем обучающиеся дают определение углеводам, записывают в тетрадь.

КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕВОДОВ

ПРОСТЫЕ СЛОЖНЫЕ

моносахариды (дисахариды,

полисахариды)

Проблемный вопрос: Какие функциональные группы содержатся в углеводах – моносахаридах. Находим ответ на вопрос совместно. Исходя из химических свойств, характерных для глюкозы и фруктозы (качественные реакции) делаем вывод о наличии функциональных групп. Этот вопрос рассмотрим позже. Моносахариды – гетерофункциональные соединения, в состав их молекул входит одна карбонильная группа (альдегидная или кетонная) и несколько гидроксильных.

Наиболее распространены моносахариды, в молекулах которых содержится пять углеродных атомов (пентозы) или шесть (гексозы).

Из этих формул следует, что моносахариды – это альдегидоспирты или кетоноспирты.

2. Строение глюкозы C₆H₁₂O₆

Экспериментально установлено, что в молекуле глюкозы присутствуют альдегидная и гидроксильная группы.

В результате взаимодействия карбонильной группы с одной из гидроксильных глюкоза может существовать в двух формах: открытой цепной и циклической.

В растворе глюкозы эти формы находятся в равновесии друг с другом.

Например, в водном растворе глюкозы существуют следующие структуры:

Циклические α- и β - формы глюкозы представляют собой пространственные изомеры, отличающиеся положением полуацетального гидроксила относительно плоскости кольца. В α-глюкозе этот гидроксил находится в транс-положении к гидроксиметильной группе -СН₂ОН, в β-глюкозе – в цис-положении. С учетом пространственного строения шестичленного цикла формулы этих изомеров имеют вид:

В твёрдом состоянии глюкоза имеет циклическое строение. Обычная кристаллическая глюкоза – это α- форма. В растворе более устойчива β-форма (при установившемся равновесии на неё приходится более 60% молекул). Доля альдегидной формы в равновесии незначительна.

Для глюкозы характерна межклассовая изомерия – фруктоза.

Строение фруктозы.

Фруктоза также наиболее часто встречается в циклических формах (α- или β) но, в отличие от глюкозы, в пятичленных.

Фруктоза и глюкоза в больших количествах содержатся в сладких фруктах, пчелином меде.

Физические свойства глюкозы:

1) она встречается почти во всех органах растения: в плодах, корнях, листьях, цветах;

2) особенно много глюкозы в соке винограда и спелых фруктах, ягодах;

3) глюкоза есть в животных организмах;

4) в крови человека ее содержится примерно 0,1 %.

Получение глюкозы.

В промышленности. Гидролиз крахмала:

В лаборатории. Из формальдегида (1861 г А.М. Бутлеров):

В природе. Фотосинтез:

Другие способы. Гидролиз дисахаридов:

сахароза глюкоза фруктоза

Химические свойства глюкозы.

I. Специфические свойства.

Важнейшим свойством моносахаридов является их ферментативное брожение, т.е. распад молекул на осколки под действием различных ферментов. Брожение происходит в присутствии ферментов, выделяемых дрожжевыми грибками, бактериями или плесневыми грибками. В зависимости от природы действующего фермента различают реакции следующих видов:

1.Спиртовое брожение:

2. Молочнокислое брожение:

3. Маслянокислое брожение:

II. Свойства альдегидов.

1. Реакция серебряного зеркала:

Лабораторные опыты: 10. Взаимодействие глюкозы со гидроксидом меди (II) при нагревании.

2. Окисление гидроксидом меди (II):

голубой красный 3. Восстановление:

сорбит – шестиатомный спирт

III. Свойства многоатомных спиртов.

и при обычных условиях:

1. Качественная реакция многоатомных спиртов.

Прильём к раствору глюкозы несколько капель раствора сульфата меди (II) и раствор щелочи. Осадка гидроксида меди не образуется. Раствор окрашивается в ярко-синий цвет. В данном случае глюкоза растворяет гидроксид меди (II) и ведет себя как многоатомный спирт, образуя комплексное соединение – ярко синего цвета.

(глюкозат меди (II) – синий раствор)

3. Применение глюкозы.

Глюкоза является ценным питательным продуктом. В организме она подвергается сложным биохимическим превращениям в результате которых образуется углекислый газ и вода, при это выделяется энергия согласно итоговому уравнению:

Так как глюкоза легко усваивается организмом, её используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства при явлениях сердечной слабости, шоке, она входит в состав кровозаменяющих и противошоковых жидкостей. Широко применяют глюкозу в кондитерском деле (изготовление мармелада, карамели, пряников и т. д.), в текстильной промышленности в качестве восстановителя, в качестве исходного продукта при производстве аскорбиновых и глюконовых кислот, для синтеза ряда производных сахаров и т.д. Большое значение имеют процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, так же как и при силосовании кормов. Если подвергаемая силосованию масса недостаточно уплотнена, то под влиянием проникшего воздуха происходит маслянокислое брожение и корм становится непригоден к применению. На практике используется также спиртовое брожение глюкозы, например при производстве пива.

4. Сахароза. Нахождение в природе. Свойства, применение.

Примером наиболее распространенных в природе дисахаридов (олигосахаридом) является сахароза (свекловичный или тростниковый сахар).

Олигосахариды – это продукты конденсации двух или нескольких молекул моносахаридов.

Дисахариды – это углеводы, которые при нагревании с водой в присутствии минеральных кислот или под влиянием ферментов подвергаются гидролизу, расщепляясь на две молекулы моносахаридов.

Физические свойства и нахождение в природе.

1. Она представляет собой бесцветные кристаллы сладкого вкуса, хорошо растворима в воде.

2. Температура плавления сахарозы 160 °C.

3. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса – карамель.

4. Содержится во многих растениях: в соке березы, клена, в моркови, дыне, а также в сахарной свекле и сахарном тростнике.

Строение и химические свойства.

1. Молекулярная формула сахарозы – С₁₂Н₂₂О₁₁

2. Сахароза имеет более сложное строение, чем глюкоза. Молекула сахарозы состоит из остатков глюкозы и фруктозы, соединенных друг с другом.

3. Наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы легко подтверждается реакцией с гидроксидами металлов.

Лабораторные опыты: 11. Взаимодействие сахарозы с гидроксидом меди (II).

5. Сахароза, в отличие от глюкозы, не является альдегидом. Сахароза, находясь в растворе, не вступает в реакцию "серебряного зеркала", так как не способна превращаться в открытую форму, содержащую альдегидную группу. Подобные дисахариды не способны окисляться (т.е. быть восстановителями) и называются невосстанавливающими сахарами.

6. Сахароза является важнейшим из дисахаридов.

7. Она получается из сахарной свеклы (в ней содержится до 28 % сахарозы от сухого вещества) или из сахарного тростника. Реакция сахарозы с водой.

Важное химическое свойство сахарозы – способность подвергаться гидролизу (при нагревании в присутствии ионов водорода). При этом из одной молекулы сахарозы образуется молекула глюкозы и молекула фруктозы:

Таким образом, реакция гидролиза дисахаридов является обратной процессу их образования из моносахаридов.

Из числа изомеров сахарозы, имеющих молекулярную формулу С₁₂Н₂₂О₁₁, можно выделить мальтозу и лактозу.

Применение сахарозы.

· В кондитерской промышленности;

· Получение искусственного мёда.

V. Первичное применение полученных знаний.

Составление уравнений реакций по цепочкам превращений:

1 ряд: Углекислый газ → глюкоза → этанол →этилпропанат → углекислый газ;

2 ряд: Метаналь → глюкоза → молочная кислота→ углекислый газ;

3 ряд: Сахароза → глюкоза →этанол → этилен → бромэтан.

VI. Домашнее задание.

Изучить материал темы по учебнику, выполнить задания после параграфа. Подготовить презентацию: сравнение строения и свойств крахмала и целлюлозы.

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению углеводов, особенностям их строения. Рассмотрено влияние функциональных групп на свойства углеводов. Даётся характеристика химических свойств глюкозы и сахарозы. Объяснена биологическая роль углеводов и области их применения.

Алкилирование – реакция образования простых эфиров в результате замещения атома водорода углеводородным радикалом в гидроксогруппе.

Ацилирование – реакция образования сложных эфиров в результате взаимодействия спиртов, в том числе многоатомных, с кислотами или кислотными ангидридами.

Брожение маслянокислое – превращение глюкозы под действием маслянокислых бактерий в масляную кислоту. Сопровождается выделением углекислого газа и водорода.

Брожение молочнокислое – превращение глюкозы под действием молочнокислых бактерий в молочную кислоту.

Брожение спиртовое – разложение глюкозы под действием дрожжей с образованием этилового спирта и углекислого газа.

Глюкоза – моносахарид состава С₆Н₁₂О₆, состоящий из 6 атомов углерода, 5 гидроксильных групп и альдегидной группы. Может существовать как в виде линейной, так и циклической молекул. Вступает в реакции окисления, восстановления, ацилирования, алкилирования, подвергается молочнокислому, спиртовому, маслянокислому брожению.

Крахмал – полисахарид, состоящий из остатков α-глюкозы.

Лактоза, или молочный сахар – дисахарид С₁₂Н₂₂О₁₁, состоящий из остатков глюкозы и галактозы, подвергается гидролизу, может окисляться до сахариновых кислот.

Моносахариды – углеводы, не подвергающиеся гидролизу, состоят из 3–10 атомов углерода, могут образовывать циклические молекулы с одним циклом (глюкоза, фруктоза, рибоза).

Невосстанавливающие углеводы – углеводы, не содержащие альдегидной группы и не способные к реакциям восстановления (фруктоза, сахароза, крахмал).

Олигосахариды – углеводы, образующие при гидролизе от 2 до 10 молекул моносахаридов (сахароза, лактоза).

Полисахариды – углеводы, образующие при гидролизе от нескольких десятков до сотен тысяч молекул моносахаридов (целлюлоза, крахмал).

Сахароза – дисахарид, состоящий из остатков α-глюкозы и β-фруктозы. Относится к невосстанавливающим углеводам, так как не содержит альдегидную группу и не может восстанавливать гидроксид меди (II) до одновалентного оксида меди и серебро из аммиачного раствора гидроксида серебра. Является многоатомным спиртом. Подвергается гидролизу.

Углеводы – кислородсодержащие органические соединения, содержащие карбонильную и несколько гидроксильных групп.

Фруктоза – моносахарид состава С₆Н₁₂О₆, относится к кетозам. Может существовать как в виде линейной молекулы, так и образовывать пятичленный цикл.

Целлюлоза – полисахарид, состоящий из остатков β-глюкозы.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Понятие об углеводах, их классификация

Углеводами называются кислородсодержащие органические соединения, содержащие карбонильную и несколько гидроксильных групп и обычно отвечающие общей формуле С_п(Н₂О)_т. К углеводам относятся глюкоза, фруктоза, рибоза, сахароза, лактоза, крахмал, целлюлоза и другие. Углеводы могут существовать как в виде линейных, так и циклических молекул. Углеводы, молекулы которых могут образовывать только один цикл, называют моносахаридами (глюкоза, фруктоза, рибоза). Если молекула углевода при гидролизе распадается на несколько (от двух до десяти моносахаридов), они называются олигосахаридами (сахароза, лактоза). Углеводы, образующие при гидролизе десятки, сотни и более моносахаридов, называются полисахаридами (крахмал, целлюлоза).

Моносахариды

В молекуле моносахарида может быть от двух до десяти атомов углерода. Все моносахариды имеют окончание -оза. В названии сначала указывается количество атомов углерода, а затем прибавляется окончание: триоза, тетроза, пентоза, гексоза.

Для живых организмов наиболее важны пентоза и гексоза. Моносахариды с альдегидной группой называют альдозами (например, глюкоза), а содержащие кетогруппу – кетозами (например, фруктоза). Нумерация атомов углерода в альдозах начинается с атома альдегидной группы, а в кетозах – с крайнего атома, наиболее близкого к карбонильной группе.

Самым распространённым моносахаридом в природе является глюкоза. Она содержится в сладких ягодах и фруктах. Мёд также содержит много глюкозы.

Глюкоза относится к группе гексоз, так как содержит шесть атомов углерода. Молекулы глюкозы могут быть как линейными (D-глюкоза, альдоза), так и циклическими (α и β-глюкоза). Линейная молекула глюкозы содержит на конце альдегидную группу. Общей формулой С₆Н₁₂О₆ можно обозначить как глюкозу, так и фруктозу.

Фруктоза относится к кетозам и образуется пятичленный цикл. Она является изомером глюкозы. Фруктоза, также, как и глюкоза, может существовать в виде линейных и циклических молекул, в зависимости от положения заместителей у второго атома углерода различают α- и β-фруктозу.

Одним из продуктов фотосинтеза, который идет с участием зеленых растений, является глюкоза. Для человека и животных глюкоза является основным источником энергии для осуществления обменных процессов. В организмах животных глюкоза накапливается в виде гликогена (полисахарида, образованного остатками глюкозы). В растениях глюкоза превращается в крахмал (полисахарид, состоящий из остатков α-глюкозы). Клеточные оболочки высших растений построены из целлюлозы (полисахарид, состоящий из остатков β-глюкозы).

В лабораторных условиях глюкозу можно получить из формальдегида в присутствии гидроксида кальция. Впервые этот синтез осуществил Александр Михайлович Бутлеров в 1861 году. В промышленности глюкозу получают гидролизом крахмала под действием серной кислоты.

Самым распространенным дисахаридом является сахароза. В природе она в большом количестве находится в свёкле и в сахарном тростнике. Молекула сахарозы состоит из остатков α-глюкозы и β-фруктозы.

Сахароза – бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, в два раза слаще глюкозы. Температура плавления равна 160 о С. В результате реакции сахарозы с гидроксидом меди появляется ярко-синее окрашивание, что характерно для многоатомных спиртов, но при нагревании раствора красный осадок не образуется, что указывает на отсутствие альдегидной группы. В присутствии минеральных кислот при нагревании сахароза подвергается гидролизу, распадаясь на α-глюкозу и β-фруктозу. Если к суспензии известкового молока прилить раствор сахарозы, то осадок растворяется. Образуется растворимый в воде сахарат кальция. Эта реакция лежит в основе получения сахарозы из сахарной свеклы и сахарного тростника. Если через раствор сахарата кальция пропустить углекислый газ, то образуется осадок карбоната кальция и раствор сахарозы.

Сахарозу применяют в пищевой промышленности для изготовления кондитерских изделий, консервирования (джемы, варенья, компоты).

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Расчет количества реагента, необходимого для реакции с глюкозой

Условие задачи: Для получения ацетоуксусного эфира глюкозы на 1 моль глюкозы необходимо 5 моль уксусной кислоты. Сколько граммов 35%-ного раствора уксусной кислоты требуется, чтобы полностью прореагировать с 10 г глюкозы, если выход продукта реакции равен 75%?

Ответ запишите в виде целого числа.

Шаг первый: найдём молярные массы глюкозы и уксусной кислоты.

М(СН₃СООН) = 2·12 + 1·16 + 4·1 = 60 (г/моль).

Шаг второй: Найдём массу уксусной кислоты, которая вступает в реакцию с 10 г глюкозы. Для этого составим пропорцию:

180 г глюкозы реагирует с 5·60 г уксусной кислоты;

10 г глюкозы реагирует с х₁ г уксусной кислоты.

(г).

Шаг третий: Найдём массу уксусной кислоты с учетом выхода продукта реакции. Для этого составим пропорцию:

16,7 г уксусной кислоты прореагирует с 75% глюкозы;

х₂ г уксусной кислоты прореагирует со 100% глюкозы.

(г).

Шаг четвёртый: Найдём массу 35%-ного раствора уксусной кислоты, в котором содержится 22,2 г кислоты. Для этого составим пропорцию:

В 100 г раствора содержится 35 г кислоты;

в х₃ г раствора содержится 22,2 г кислоты.

(г)

2. Расчёт количества энергии, полученной организмом при расщеплении глюкозы.

Условие задачи: В процессе расщепления 1 моль глюкозы в организме человека выделяется 200 кДж энергии. В сутки старшекласснику необходимо 12500 кДж энергии. Какой процент от суточной потребности в энергии восполнит ученик, съевший 200 г винограда, если содержание глюкозы в винограде составляет 30%? Ответ запишите с точностью до десятых долей.

Шаг первый: Найдём молярную массу глюкозы:

Шаг второй: Найдём массу глюкозы, которая содержится в 200 г винограда.

Для этого массу винограда умножим на 30% и разделим на 100%:

г.

Шаг третий: Найдём количество моль глюкозы, которое содержится в 60 г этого углевода.

Для этого массу глюкозы разделим на её молярную массу:

(моль).

Шаг четвёртый: Найдём количество энергии, которая выделится при расщеплении 0,33 моль глюкозы.

Для этого составим пропорцию:

При расщеплении 1 моль глюкозы выделяется 200 кДж энергии;

при расщеплении 0,33 моль глюкозы выделяется х₁ кДж энергии.

(кДж).

Шаг пятый: Найдём, какой процент от суточной потребности составляет это количество энергии.

Для этого составим пропорцию:

12500 кДж составляет 100% суточной потребности;

66 кДж составляет х₂% суточной потребности.

(%).
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Конспект урока химии для 10 класса ( базовый уровень)

Тип урока: изучение нового материала

Оборудование: штатив с пробирками, спиртовка, держатель для пробирок, спички, растворы: глюкозы, гидроксида натрия, сульфата меди, аммиачный раствор оксида серебра

Цель урока: дать представление об углеводах на примере глюкозы

2. Закрепить навыки составления структурных формул, уравнений химических реакций, характеризующих способы получения веществ и их химические свойства;

3. Учить прогнозировать химические свойства органических соединений, исходя из их строения и наличия соответствующих функциональных групп на примере глюкозы как альдегидоспирта.

Развивающие:
1. Использовать компетентностный подход при изучении строения и свойств углеводов на примере глюкозы;

2. Познакомить обучающихся с качественными реакциями на глюкозу и сахарозу;

3. Развивать логическое мышление, умения наблюдать, анализировать и сравнивать, находить причинно-следственные связи, делать выводы, формировать заинтересованность предметом.
Воспитательные:

1. Формировать экологическую сознательность обучающихся при рассмотрении пищевой ценности глюкозы;

2. Познакомить обучающихся с распространением углеводов в природе, их биологической ролью, применением;

3. Формировать научное мировоззрение обучающихся; совершенствовать трудовые навыки.

1. Организационный этап ( 1мин)

2. Актуализация опорных знаний. Мотивация учебной деятельности ( 5 мин)

3. Изучение нового материала ( 26 мин)

4. Применение полученных знаний ( 8 мин)

5. Подведение итогов урока. Домашнее задание ( 5 мин)

1. Организационный этап

Приветствие обучающихся. Введение в тему урока:

- Какие из органических соединений являются основными компонентами живых организмов?

2. Актуализация опорных знаний

Углеводы - обширная группа органических соединений, входящих в состав всех живых организмов. Особенно широко они распространены в растительном мире: 80% сухой массы растений составляют углеводы; к углеводам относят также многие производные, получаемые при химической модификации этих соединений путем окисления, восстановления или введения различных заместителей.

Термин "углеводы" возник потому, что первые известные представители углеводы по составу отвечали формуле CmH₂On (углерод + вода); впоследствии были обнаружены природные углеводы с другим элементным составом.

Классификация углеводов ( схема оформляется на доске и в тетрадях учеников)

Задача для обучающихся:

Определите формулу органического соединения, состоящего из углерода (массовая доля 40%), кислорода (массовая доля 53,33%) и водорода (массовая доля 6,67%), если относительная плотность паров этого вещества по воздуху составляет 6,207. Может ли это соединение относиться к классу углеводов?

(Формула вещества С₆Н₁₂О₆, оно относится к классу углеводы, моносахариды и это глюкоза)

Глюкоза — бесцветное кристаллическое вещество без запаха. Обладает сладким вкусом.

Вероятно, глюкоза известна человеку с древних времён, поскольку она кристаллизуется из мёда. Однако в чистом виде её выделили гораздо позже: немецкий химик Андреас Маргграф получил её в 1747 году из виноградного сока. Жозеф Луи Пруст в 1801 году осадил кристаллы α-D-глюкозы из того же виноградного сока. Благодаря этим экспериментам за глюкозой закрепилось название виноградного сахара.

Вопрос: По классификации какое это соединение? А по строению?

Если глюкоза - кислородосодержащее соединение, то какие функциональные группы могут содержаться в ее молекуле?

Сегодня в ходе нашей исследовательской работы мы и попробуем разгадать все ее тайны.

3. Изучение нового материала

Для того, чтобы установить строение глюкозы и составить ее структурную формулу предлагаю вам провести два лабораторных опыта.

Посмотрите, какие химические реактивы находятся у вас на столе (раствор глюкозы, раствор гидроксида натрия, сульфата меди и аммиачный раствор гидроксида серебра).

Вопрос: наличие каких функциональных групп можно установить, используя данные реактивы? (карбонильной группы альдегидов и гидроксильных групп многоатомных спиртов).

Инструкция для выполнения лабораторных опытов.

1.Взаимодействие глюкозы с гидроксидом меди(II).

Налейте в пробирку 23 мл раствора глюкозы и столько же разбавленного раствора гидроксида натрия. Затем добавьте несколько капель раствора сульфата меди(II). Что наблюдаете? Ответьте на вопросы: качественную реакцию на какую функциональну. Группу вы продемонстрировали? Сделайте вывод.

2. Нагрейте полученную смесь. Что наблюдаете? Ответьте на вопросы: качественную реакцию на какую функциональну. Группу вы продемонстрировали? Сделайте вывод.

3.В пробирку налейте 1 мл аммиачного раствора нитрата серебра. Затем прилейте 1-1,5 мл глюкозы. Осторожно нагрейте. Что наблюдаете? Качественную реакцию на какую функциональную группу вы продемонстрировали? Сделайте вывод.

Оформление результатов проведенных опытов в таблицу:

Выводы по результатам лабораторной работы:

1. При взаимодействии с гидроксидом меди раствор глюкозы окрашивается в синий цвет, значит, глюкоза содержит несколько гидроксильных групп и является многоатомным спиртом.

2. При нагревании полученного раствора, он меняет окраску с синего до ярко-оранжевого. Следовательно, глюкоза содержит карбонильную группу и является альдегидом

Общий вывод: глюкоза – альдегидоспирт

Задание: составьте структурную формулу глюкозы

Обучающиеся моделируют формулу глюкозы, определяя место функциональных групп в ней. Сравнивают полученный результат с формулой глюкозы в тексте учебника.

Задание: запишите уравнения химических реакций, характеризующих химические свойства глюкозы ( работа с текстом учебника)

Химические свойства глюкозы

I. Специфические свойства.

Важнейшим свойством моносахаридов является их ферментативное брожение, т.е. распад молекул на осколки под действием различных ферментов. Брожение происходит в присутствии ферментов, выделяемых дрожжевыми грибками, бактериями или плесневыми грибками. В зависимости от природы действующего фермента различают реакции следующих видов:

1.Спиртовое брожение:

2. Молочнокислое брожение:

3. Маслянокислое брожение:

II. Свойства альдегидов.

1. Реакция серебряного зеркала:

2. Окисление гидроксидом меди (II):

сорбит – шестиатомный спирт

III. Свойства многоатомных спиртов.

Глюкоза растворяет гидроксид меди (II) и ведет себя как многоатомный спирт, образуя комплексное соединение – ярко синего цвета.

В ходе беседы, подводятся итоги самостоятельной работы с текстом учебника. Уравнения химических реакций, характеризующих свойства глюкозы, записываются учащимися на доске.

Если глюкоза является обязательным компонентом растительных клеток, то как она образуется в природе?

В природе . Фотосинтез:

Можно ли получить глюкозу химическим путем?

Получение глюкозы.

Использование глюкозы в качестве подсластителя связано с тем, что во время Наполеоновских войн были заблокированы поставки тростникового сахара из Вест-Индии . Ещё в 1000 году до н. э. в Китае из крахмала ( ферментацией риса) получали искусственный подсластитель — дисахарид мальтозу . К концу XVIII в. в Европе было известно, что крахмал можно обработать кислотой и получить сладкое вещество. Именно это позволило К. С. Кирхгофу нагреванием картофельного крахмала с серной кислотой получить сладкое сиропообразное вещество. В результате оптимизации процесса он получил сироп, который кристаллизовался при стоянии. Кроме того, была предпринята попытка прессовать получаемую массу в твёрдый продукт и в таком виде продавать. Однако организовать производство не удалось, поскольку Наполеон потерпел поражение и поставки сахара были восстановлены.

Процесс получения глюкозы исследовал французский химик Соссюр . Он выяснил, что крахмал подвергается гидролизу , при котором разрушаются связи между углеводными фрагментами, причём на каждый разрыв расходуется по одной молекуле воды. Также было обнаружено, что конфеты, производимые из сиропов глюкозы, не такие сладкие, как те, что получают из сахарозы. Поэтому в Германии и других странах Европы было организовано производство глюкозы .

В то время промышленная глюкоза была недостаточно чистой и получалась в виде сиропов. Её приходилось многократно кристаллизовать из воды или использовать органические растворители. Единственной твёрдой формой, которую выпускали в большом количестве, была литая глюкоза: сироп заливали в формы, где он затвердевал .

В 1923 году в США Уильям Б. Ньюкирк ( англ. William B. Newkirk) запатентовал промышленный способ получения глюкозы. Этот способ отличался тщательным контролем условий кристаллизации, благодаря чему глюкоза выпадала из раствора в виде чистых, крупных кристаллов.

Итак, глюкозу можно получить в промышленности.

1. Гидролизом крахмала:

В лаборатории. Из формальдегида (1861 г А.М. Бутлеров):

Другие способы. Гидролиз дисахаридов:

сахароза глюкоза фруктоза

Рассмотрим применение глюкозы.

Глюкоза является ценным питательным продуктом. В организме она подвергается сложным биохимическим превращениям в результате которых образуется углекислый газ и вода, при это выделяется энергия согласно итоговому уравнению:

Так как глюкоза легко усваивается организмом, её используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства при явлениях сердечной слабости, шоке, она входит в состав кровозаменяющих и противошоковых жидкостей. Широко применяют глюкозу в кондитерском деле (изготовление мармелада, карамели, пряников и т. д.), в текстильной промышленности в качестве восстановителя, в качестве исходного продукта при производстве аскорбиновых и глюконовых кислот, для синтеза ряда производных сахаров и т.д. Большое значение имеют процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, так же как и при силосовании кормов. Если подвергаемая силосованию масса недостаточно уплотнена, то под влиянием проникшего воздуха происходит маслянокислое брожение и корм становится непригоден к применению. На практике используется также спиртовое брожение глюкозы, например при производстве пива.

Глюкозу используют при интоксикации (например, при пищевом отравлении и инфекциях), вводят внутривенно струйно и капельно, так как она является универсальным антитоксическим средством. Также препараты на основе глюкозы и сама глюкоза используются эндокринологами при определении наличия и типа сахарного диабета у человека (в виде стресс-теста на ввод повышенного количества глюкозы в организм)

4. Применение полученных знаний

Беседа по вопросам:

- Какие вещества называют углеводами?

- Предложите признак, на основаниии которого этот тип веществ можно разделить на классы. Назовите эти классы.

- Почему глюкозу относят к соединениям с двойственной функцией?

- При помощи каких реакций можно доказать, что глюкоза альдегидоспирт?

- В каких отраслях промышленности применяется глюкоза?

Выполните задание номер 1 под буквой а ( стр 93, учебник)

5. Подведение итогов урока. Домашнее задание

Глюкоза принадлежит к классу углеводы и является альдегидоспиртом

В природе образуется в клетках растений в процессе фотосинтеза. В промышленности глюкозу получают путем гидролиза крахмала. Имеет широкое применение в различных отраслях промышленного производства.

- выполните письменно в тетрадях задание №1 ( б, в), стр. 93

Материал расчитан на 2 часа. УМК Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман.Материал очень познавателен и расчитан на среднего ученика, в классе должно быть более 15 человек, так как на уроках используются различные формы и методы работы с учащимися. Тип уроков - комбинированный, предполагается использование демонстрационного эксперимента и лабораторной работы.Этим уроки и интересны, и полезны.

Вложение Размер

konspekt_uroka_10_klass.doc 84 КБ

Предварительный просмотр:

Тип урока: комбинированный ( 2 часа)

образовательные: ознакомить учащихся с понятием и классификацией углеводов, расширить представление о биологической роли углеводов, их значении в жизни человека.

развивающие: развивать умение связывать уже имеющиеся знания с вновь приобретенными и делать выводы.

воспитательные: воспитывать умение работать в коллективе, стремление к творческой, познавательной деятельности.

Наглядные пособия: Слайды презентации.

Реактивы и химическая посуда: стаканы, пробирки, пробиркодержатели, , глюкоза, сахароза, фруктоза, крахмал, дистиллированная вода.

Межпредметные связи: биология, математика, физика, история.

приветствие, проверка готовности аудитории и группы к занятию, выявление отсутствующих

Приветствуют преподавателя, подают рапортичку

2. Мотивация учебной деятельности учащихся

2.1 Отражение места урока в данной теме и в будущей специальности

2.2 Девиз занятия

Кто ничего не замечает,

Тот ничего не изучает.

Кто ничего не изучает,

Тот вечно хнычет и скучает.

(поэт Роман Сеф) (слайд 1)

Как вы думаете, почему девизом урока я взяла эти слова?

Настраиваются на урок, воспринимают, осмысливают девиз, высказывают свое мнение

3. Проверка усвоения пройденного материала

3.1Преподаватель знакомит с формой проведения опроса, поясняет условиями:

Опрос мы проведем в форме игры, состоящей из трех конкурсов. Вы заранее разделились на четыре группы. По результатам каждого конкурса группам будут выставляться оценки, а затем подведен общий итог.

Представитель каждой группы вытягивает листок с общей формулой класса кислородсодержащих веществ и группа выполняет разноуровневые задания:

Уровень А – дать названия классу соединений, формулу которого вы выбрали и сформулировать определение.

Уровень В – выбрать из предложенных карточек формулу вещества, относящегося к этому классу.

Уровень С – назвать выбранное вещество по систематической номенклатуре (слайд 4-8)

Каждая группа получает листок с заданием: составьте уравнения практически осуществимых реакций, из букв, соответствующих правильным ответам вы составите названия важнейших представителей кислородсодержащих органических соединений.

Читайте также:

Углеводы глюкоза 10 класс химия конспект

Предварительный просмотр: