Полисахариды

Урок химии в 11 классе

по теме «Полисахариды. Крахмал и целлюлоза».

Цель урока.

Рассмотреть важнейшие полисахариды: крахмал и целлюлозу. Сравнить их строение, свойства, применение и значение в природе.

Задачи урока

• Развивать умение выявлять связь между составом, строением молекул полисахаридов и их свойствами.

• Развивать умения работать в определенном темпе, умения объяснять, сопоставлять и сравнивать, анализировать, обобщать и делать выводы.

• Формирование научного мировоззрения.

Оборудование: ПК, медиапроектор, экран. На партах учащихся: вата, крахмал, срез клубня картофеля, отварной рис, кусочек хлеба, йодная настойка, пробирки, вода, лупа, держатель, спиртовка, спички.

Методы и приемы обучения: лекция с элементами беседы, ИКТ, лабораторная работа.

Тип урока: изучение нового материала.

Структура урока

1. Организационный момент. Сообщение темы и цели урока.

2. Актуализация знаний. /Классификация углеводов/

III. Объяснение нового материала.

1. Закрепление знаний.

2. Домашнее задание.

3. Подведение итогов урока. Рефлексия.

Содержание урока.

1. Организационный момент. Сообщение темы и цели урока. Слайд № 2

2. Актуализация знаний. /Классификация углеводов/ Слайд № 3

3. Объяснение нового материала. Сравнение свойств крахмала и целлюлозы.

Во время рассказа учителя учащиеся должны заполнить таблицу «Сравнение крахмала и целлюлозы» (образец таблицы находится на партах, учащиеся переписывают ее в тетрадь и в течение урока заполняют).

Сравнение крахмала и целлюлозы

Признаки сравнения	Крахмал	Целлюлоза
Строение
Физические свойства
Химические свойства
Нахождение в природе
Биологическая роль в клетке
Применение

1). Состав и строение молекул полисахаридов.

а) Состав и строение молекул крахмала.

В 1811 году выдающийся русский химик Константин Сигизмундович Кирхгоф, нагревая крахмал с разбавленным раствором серной кислоты, получил глюкозу. Так как количество серной кислоты до и после реакции оставалось неизменным, ученый сделал вывод о каталитической роли серной кислоты в данной реакции. Другой важный вывод заключался в том, что элементарным звеном полимерной цепи крахмала являются остатки глюкозы. Его общая формула (С₆Н₁₀О₅)n. Установлено, что макромолекула крахмала состоит из остатков молекул циклической α-глюкозы. (Слайд № 4 – демонстрация рисунка «Строение крахмала»)

Установлено, что крахмал состоит из двух полисахаридов – амилозы и амилопектина. (Слайд № 5-6 – «Строение амилозы и амилопектина») В ходе беседы учащиеся отмечают, чем отличаются по строению эти полисахариды.

Помимо крахмала растительного происхождения в печени человека и животных обнаружен животный крахмал – гликоген. (Слайд № 7 – «Строение гликогена») Структура гликогена похожа на амилопектин, но еще более разветвлена.

Гликоген – резервный полисахарид. Служит основным источником глюкозы в организме.

( Видеоролик 1. « Гликоген»)

б) Состав и строение молекул целлюлозы (Слайды № 8 –9)

Учащиеся находят сходство и отличия в строении целлюлозы и крахмала.

Учитель задает вопрос: почему крахмал и целлюлоза – вещества с одинаковой молекулярной формулой обладают различными свойствами?

В ходе беседы учащиеся приходят к выводу, что:

- свойства полимеров зависят от числа  элементарных  звеньев  и  их  структуры.   

- степень полимеризации у целлюлозы  намного  больше,  чем  у  крахмала. 

- макромолекулы целлюлозы, в отличие от крахмала, состоят из остатков

молекулы  β-глюкозы  и имеют только линейное  строение. 

- макромолекулы  целлюлозы  располагаются  в одном направлении и образуют волокна

(лен, хлопок, конопля).

2). Физические свойства крахмала и целлюлозы.

Лабораторный опыт 1.

Физические свойства крахмала и целлюлозы.

Рассмотрите крахмал и целлюлозу (вату) через лупу. Исследуйте их растворимость в холодной и горячей воде. Что наблюдаете? Чем отличаются по свойствам вещества?

Сделайте выводы и запишите их в таблицу.

3). Химические свойства полисахаридов.

а). Химические свойства крахмала.

Лабораторный опыт 2.

Качественная реакция на крахмал. Обнаружение крахмала в продуктах питания.

Взаимодействие крахмала с йодом. На кусочек хлеба, срез клубня картофеля, отварной рис капните по одной капле раствора йода. Что наблюдаете? Сделайте вывод о том, как можно обнаружить крахмал в продуктах питания. Вступает ли целлюлоза в подобную реакцию с раствором йода?

Ответьте на поставленные вопросы.

Выводы запишите в таблицу.

1. Гидролиз крахмала. (Слайд № 10)

(Видеоролик 2. «Гидролиз крахмала»)

После просмотра видеозаписи опыта по гидролизу крахмала и его

обсуждения учащиеся записывают уравнение реакции.

_H2SO4

(С₆Н₁₀О₅)n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

б). Химические свойства целлюлозы.

1. Лабораторный опыт 3. Горение целлюлозы.

Небольшой кусочек ваты закрепите в держателе и подожгите.

Какой запах ощущаете? Запишите уравнение реакции.

(С₆Н₁₀О₅)n + 6nО₂ → nСО₂ + nН₂О

1. Гидролиз целлюлозы. (Слайд № 11)

(Видеоролик 3. «Гидролиз целлюлозы»)

После просмотра видеозаписи опыта по гидролизу целлюлозы и его

обсуждения учащиеся отмечают, что гидролиз целлюлозы идет

труднее, требует длительного кипячения в присутствии сильных кислот.

Записывают уравнение реакции:

(С₆Н₁₀О₅)n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

1. Образование сложных эфиров.

Элементарное звено молекулы целлюлозы имеет три гидроксильные группы, которые могут участвовать в образовании сложных эфиров с кислотами.

Реакция нитрования целлюлозы. (Слайд №12)

[C₆H₇O₂(OH)₃]n + 3nHONO₂ → [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]n + 3n H₂O

Тринитрат целлюлозы используется для изготовления бездымного пороха и взрывчатых веществ. Это был первый полимер, из которого была изготовлена промышленная отечественная пластмасса – целлулоид. Пироксилин раньше использовался для изготовления кино- и фотопленки и лаков. Его главный недостаток – легкая горючесть.

Реакция получения ацетилцеллюлозы. (Слайд № 13)

[C₆H₇O₂(OH)₃]n + 3nHOOC-CH₃ → [C₆H₇O₂(OOC-CH₃)₃]n + 3n H₂O

Учащиеся записывают уравнение реакции получения ацетилцеллюлозы и рассматривают схему формования ацетатного волокна. Учитель отмечает области применения ацетилцеллюлозы.

4). Нахождение полисахаридов в природе.

Их биологическая роль и применение.

а) Нахождение крахмала в природе, его биологическая роль (Слайд № 14)

Беседа по слайду. Опираясь на знания из курса биологии, учащиеся отвечают на вопросы:

- В каких органах растений содержатся зерна крахмала?

- Какие растения особенно богаты крахмалом?

- В чем заключается биологическая роль крахмала?

б) Применение крахмала. (Слайды № 15-16)

Беседа по слайдам. Заполнение таблицы.

в) Нахождение целлюлозы в природе. Биологическая роль. (Слайд №17 )

Беседа по слайду. Заполнение таблицы.

г) Применение целлюлозы. (Слайд №18 )

Беседа по слайду. Заполнение таблицы.

Говоря о применении целлюлозы, нельзя не сказать о том, что большое количество целлюлозы расходуется для изготовления различной бумаги. Бумага – это тонкий слой волокон клетчатки, проклеенный и спрессованный на специальной бумагоделательной машине.

( Видеоролик 4. «Производство бумаги»)

5). Образование углеводов в природе. Фотосинтез. (Слайд №19 )

Фотосинтез - уникальный процесс, происходящий в природе, в результате которого образуются углеводы, осуществляется только в зеленых растениях. Растение – единственная в своем роде «живая фабрика», где при помощи энергии Солнца из неорганических веществ СО₂ (углекислого газа) и Н₂О (воды) образуются органические вещества – углеводы и выделяется кислород (О₂). Все прочие органические вещества в любых организмах синтезируются при участии углеводов, образовавшихся за счет фотосинтеза. Роль этого процесса на Земле трудно переоценить. Это единственный источник кислорода в атмосфере нашей планеты и органического углерода всей живой природы.

IV. Закрепление знаний. (Слайд № 20)

1. Коллективная проверка заполнения таблицы.

2. Выполнение теста.

Тест

Вариант 1.

1. Молекулярная формула крахмала

а) С₆Н₁₂О₆ б) С₁₂Н₂₂О₁₁ в) (С₆Н₁₀О₅)n г) С₂Н₅ОН

2. При полном гидролизе крахмала образуется:

а) фруктоза б) рибоза в) галактоза г) глюкоза

3. Какой углевод не усваивается человеческим организмом

а) крахмал б) целлюлоза г) глюкоза д) сахароза

4. Какое из веществ не подвергается гидролизу

а) крахмал б) сахароза в) глюкоза г) целлюлоза

5. Вещество с наивысшим содержанием крахмала

а) картофель б) рис в) мед г) древесина

6. Исключите лишнее понятие

а) рибоза б) глюкоза в) крахмал г) фруктоза

7. Для производства бездымного пороха используется пироксилин,

представляющий собой

а) ацетилцеллюлозу б) тринитрат глицерина

в) тринитроцеллюлозу г) тринитротолуол

Вариант 2.

1. Молекулярная формула целлюлозы

а) С₆Н₁₂О₆ б) С₁₂Н₂₂О₁₁ в) (С₆Н₁₀О₅)n г) С₂Н₅О

2. Для определения крахмала используется

а) гидроксид меди(II) б) йодная настойка в)этановая кислота г)этанол

3. При гидролизе целлюлозы образуется

а) сахароза С₁₂Н₂₂О₁₁ б) крахмал (С₆Н₁₀О₅)n

в) глюкоза С₆Н₁₂О₆ г) оксид углерода(IV) CO₂

4. Вещество с наибольшим содержанием целлюлозы

а) солома б) мед в) дерево г) хлопок

5. Чем отличаются α- и β- формы глюкозы

а) наличием цикла

б) размером цикла

в) расположением гидроксильной группы при С¹

г) числом атомов кислорода в цикле

6. Исключите лишнее понятие

а) гликоген б) крахмал в) глюкоза г) целлюлоза

7. Для производства искусственного шелка используют

а) ацетилцеллюлозу б) тринитрат глицерина

в) тринитроцеллюлозу г) тринитротолуол

V. Домашнее задание. § 24, упр. № 1,2,5. (Слайд № 21)

Домашнее исследование. Ферментативный гидролиз крахмала. В слюне человека находится пищеварительный фермент амилаза. Под действием амилазы (птиалина) происходит гидролиз крахмала. Разжуйте хорошо (не менее 10 минут) маленький кусочек черного хлеба. Меняются ли вкусовые ощущения? Чем это можно объяснить? Поместите его в фарфоровую чашку. Внесите в нее каплю раствора йода. Что наблюдаете? Какой можно сделать вывод? Расскажите о результатах своих опытов.

VI. Подведение итогов урока. Рефлексия.

1. Что вам показалось наиболее интересным?

2. Что больше всего запомнилось?

3. Что вызвало затруднение?

4. Что удивило?