Урок "Крахмал и целлюлоза"

Цели урока: формирование представлений о важнейших полисахаридах: крахмале и  «Полисахариды. Крахмал и целлюлоза». целлюлозе ­  в сравнении их строения, свойств, применения и значения в природе. Задачи:  1)  обучающие  ­  закрепить   умение   писать   реакции,   характеризующие химические свойства моносахаридов на примере глюкозы; сравнить строение и свойства крахмала и целлюлозы; на основе межпредметных связей органической химии и биологии показать   значение   полисахаридов   в   строении   и   функционировании   живой   природы; формирование навыков и умений информационно – поисковой деятельности в процессе подготовки проекта,                2) развивающие ­ развитие познавательного интереса к химии и биологии, выработка   умений   сравнивать,   классифицировать,   выделять   существенные   признаки, обобщать изучаемые свойства и делать аргументированные выводы; формирование  умения устанавливать причинно­ следственные связи,  самостоятельности учащихся по добыванию и применению знаний; развитие практических умений и навыков в процессе выполнения лабораторных опытов.                3) воспитательные ­ способствовать воспитанию коммуникабельности, умению   общаться   на   деловом   уровне,   адаптации   работы   в   группе,   паре;   расширение кругозора обучающихся о применении полисахаридов и их роли в природе. Тип   урока:  Урок   изучения   нового   материала   с   использованием   компьютерных технологий. Оборудование и реактивы:  ХОД УРОКА I. Организационный момент II. Вступительное слово учителя Наливаешь крепкий чай, Хорошенько сахарозу В чашке ложкой размешай. Виноградную глюкозу, И медовую фруктозу, И молочную лактозу Любят взрослый и малыш. Но крахмалом и клетчаткой, Что совсем­совсем несладки, Тоже нас не удивишь. Так устроена природа –  Это тоже…       УГЛЕВОДЫ (отвечают учащиеся) ­ Сегодня на уроке, как вы поняли из стихотворения, мы продолжаем  изучать класс органических соединений ­ углеводы.    (Заставка на экране – крахмал и целлюлоза). С момента своего появления на Земле  человек употребляет растительную пищу, богатую крахмалом, использует для своих нужд  древесину и другие растительные объекты, содержащие большое количество целлюлозы. В  настоящее время человек уже умеет выделять и перерабатывать природные полимеры,  получая из них ценные вещества, материалы, продукты: бумагу и ткани, муку и патоку,  спирт и древесный уголь.  Сегодня на уроке мы с вами рассмотрим важнейшие полисахариды: крахмал и целлюлозу.  Сравним их по строению, физическим и химическим свойствам, вспомним из курса биологии о нахождении полисахаридов в природе, расширим ваши знания о применении  крахмала и целлюлозы.  Запись темы урока в тетрадях. «Полисахариды. Крахмал и целлюлоза». III. Актуализация знаний Тест   «Глюкоза:   строение   и   свойства»   (письменно,   1   человек),   работа   по дидактической  карточке «Углеводы.  Глюкоза» (допишите предложения),  интерактивные тесты (2 человека).  Давайте вспомним классификацию углеводов (фронтальная беседа с классом) IV. Изучение нового материала  Итак, сегодня наша задача сравнить крахмал и целлюлозу.  (Обучающиеся в течение урока заполняют в тетрадях таблицу, которая изображена  на доске). Сравнительная характеристика крахмала и целлюлозы Полисахариды Крахмал Целлюлоза Признаки сравнения Нахождение в природе  Состав (общая формула) Структурное звено Физические свойства Химические свойства Применение Слайд 1. (Рассказ учителя с элементами беседы в сопровождении презентации). ­ Давайте назовём продукты, содержащие крахмал (Ответы учащихся: картофель, хлеб, рис, мука и т.д.). ­ Назовите процесс, в результате которого в листьях растений образуется крахмал. (Фотосинтез). Учитель: крахмал образуется в зелёных растениях при поглощении ими энергии солнечного   света.   В   клетках,   содержащих   хлорофилл,   из   углекислого   газа   и   воды синтезируется  глюкоза, которая затем превращается в крахмал.  Крахмал  содержится  в цитоплазме   растительных   клеток   в   виде   зерен   запасного   питательного   вещества. Картофельные клубни содержат крахмала около 20%, пшеничные и кукурузные зёрна – около 70%, а рисовые – до 80%.  Давайте заполним первую строку таблицы. Слайд 2. Рассмотрим состав и строение крахмала. ­ Назовите общую формулу крахмала. Запишите её в тетради (и на доске) (Учащиеся заполняют вторую строку в таблице: «состав») Учитель:  Крахмал ­ природный полимер. Структурными звеньями макромолекул α крахмала являются остатки молекул циклической  ­глюкозы. Макромолекулы крахмала неодинаковы по размерам: в них входит разное число структурных звеньев – от нескольких сотен до нескольких тысяч, поэтому неодинакова их молекулярная масса.  Учащиеся заполняют третью строку таблицы «структурное звено» Слайд 3. Учитель:  макромолекулы   крахмала   различаются   не   только   размерами,   а, следовательно, массой, но и структурой. Он является смесью двух веществ: амилозы и амилопектина. Амилоза имеет линейную структуру, она растворяется в воде. На её долю приходится 10­20%. У амилопектина структура разветвленная, в воде он не растворяется, а только набухает. На его долю приходится 80­90%. Теперь давайте обратим внимание на физические свойства крахмала. Попробуем их описать. (Учащиеся   устно   описывают   физические   свойства   образца   крахмала,   пробуя растворить его в воде. (Ответ: белый порошок, без запаха, нерастворимый в холодной воде, в горячей воде образует клейстер). Заполняют 4 строку таблицы «физические свойства» Переходим к изучению химических свойств полисахаридов. Слайд 4. В древности недобросовестные торговцы подмешивали в сметану муку, чтобы она становилась   гуще.   Обнаружить   такой   обман   можно   было   очень   легко.   Для   этого достаточно было капнуть маленькую капельку йода на сметану. И если продукт содержал крахмал, то йод приобретал синюю окраску.  Как   называется   такая   реакция,   которая   позволяет   распознавать   вещества? (Качественная). Просмотр видеофрагмента. Учитель:  характерной реакцией крахмала является его взаимодействие с йодом. Этим   свойством   пользуются   при   определении   крахмала   в   пищевых   продуктах.   При нагревании синее окрашивание исчезает, при охлаждении появляется вновь. (Если время позволит – можно проделать этот опыт в классе).  Сейчас   мы   с   вами   постараемся   обнаружить   крахмал   в   различных   продуктах питания, с которыми сталкиваемся каждый день. Перед вами картофель, рис, макароны, геркулес и белый хлеб. Добавьте к каждому образцу йодную настойку.  (Учащиеся   выполняют  лабораторные   опыты).   Что   вы   наблюдаете?   Какие продукты содержат больше крахмала, какие меньше? Почему вы так думаете? Учитель:  А   благодаря   наличию   гидроксогрупп   крахмал   способен   образовывать эфиры, которые не нашли практического применения. Просмотр видеоопыта. Слайд 5.  Учитель: крахмал сравнительно легко подвергается гидролизу. В зависимости от условий гидролиз может протекать ступенчато, с образованием различных промежуточных продуктов – декстринов, мальтозы, глюкозы. Учащиеся заполняют пятую строку таблицы «химические свойства»  Слайд 6.   Рассмотрим   применение   крахмала.   В   каких   областях   крахмал   нашёл широкое применение? (Ответы: пищевая, кондитерская, и др.) Учитель:  крахмал – ценный питательный продукт. Непосредственно крахмал не усваивается организмом. Чтобы облегчить его усвоение, продукты, содержащие крахмал, подвергают  воздействию  выс.  температур.   Происходит  частичный   гидролиз   крахмала   и образуются декстрины, растворимые в воде. В пищеварительном тракте они подвергаются дальнейшему гидролизу с образованием глюкозы, которая усваивается организмом. Крахмал используют в производстве клея, при обработке белья,   в кондитерской промышленности. (Заполнение 6 строки таблицы: «применение крахмала») Слайд 7.   Учитель:  а сейчас мы рассмотрим признаки целлюлозы в сравнении с крахмалом.  ­ Давайте вспомним из курса ботаники, какие материалы содержат целлюлозу? Учитель:   целлюлоза,   или   клетчатка,   входит   в   состав   растений,   образуя   в   них оболочки.   Отсюда   происходит   и   её   название   –   от   лат.  Cellula,   что   значит   –   клетка. Целлюлоза   придаёт   растениям   прочность   и   эластичность   и   является   своеобразным скелетом растительных клеток. Волокна хлопка содержат до 98% целлюлозы, волокна льна – до 80%, а в древесине – около 50%. (Заполнение первой строки таблицы «нахождение целлюлозы в природе») Учитель:  чистая  целлюлоза  –  белое  твёрдое  вещество  (демонстрация  ваты),  не растворимое   в   воде   и   обычных   растворителях,   но   хорошо   растворяется   в   аммиачном растворе гидроксида  меди  (II) (реактив Швейцера). (лабораторный  опыт – растворение целлюлозы в орг. растворителе). (Заполнение 4 строки в таблице  «физические свойства целлюлозы») Слайд 8. Учитель: целлюлоза, как и крахмал, является природным полимером. Оказалось, что они имеют одинаковые по составу структурные звенья и одну и ту же молекулярную формулу – (C6H10O5)n. В чём же отличие? А отличие в структуре макромолекул. Молекулы крахмала имеют линейную или разветвлённую структуру, целлюлоза – только линейную. Это объясняет то, что целлюлоза образует такие волокнистые материалы, как хлопок, лён и т.д.   (Демонстрация   образцов   тканей   из   льна   и   хлопка).   В   природных   волоконцах макромолекулы целлюлозы располагаются в одном направлении, т.е. ориентированы вдоль оси   волокна.   Возникающие   при   этом   многочисленные   водородные   связи   между гидроксогруппами разных макромолекул обусловливают высокую прочность этих волокон. Слайд 9.  Давайте отметим состав и структурное звено целлюлозы (Заполнение 2 и 3 строки таблицы «состав» и «структурное звено целлюлозы»). Учитель: целлюлоза состоит из остатков  ­глюкозы. А в чём отличие  β α ­ глюкозы от  ­ глюкозы? β В пищеварительном тракте жвачных животных целлюлоза подвергается гидролизу под действием микроорганизмов кишечника. Слайд 10.  Учитель: рассмотрим химические свойства целлюлозы. 1. Целлюлоза   легко   горит   с   образованием   углекислого   газа   и   воды.   Поэтому природные объекты с её выс. содержанием, например, древесина, используются как топливо. →  (C6H10O5)n + 6n O2  6n CO При   нагревании   древесины   без   доступа   воздуха   происходит   её   термическое разложение, приводящее к образованию ценных органических веществ (ацетона, уксусной кислоты, метанола) и древесного угля. 2 + 5n H2O + Q 2. Подобно   крахмалу,   но   с   меньшей   скоростью,   целлюлоза   гидролизуется   под действием минеральных кислот. В итоге образуется глюкоза. (C6H10O5)n + n H2O → t  n С6Н12О6 Слайд 11. Учитель:  Целлюлоза   способна   образовывать   эфиры.   Каждое   структурное   звено целлюлозы содержит по 3 гидроксильные группы. За счёт них целлюлоза может давать простые и сложные эфиры. Большое значение имеют азотнокислые эфиры целлюлозы. Они получаются при действии на целлюлозу азотной кислоты в присутствии серной кислоты. В зависимости   от   условий,   получают   динитроцеллюлозу   или   тринитроцеллюлозу. (Заполнение 5 строки таблицы «химические свойства целлюлозы») Слайд 12. Учитель:  Остановимся   немного   подробнее   на   свойствах   нитроцеллюлозы.   Их   общее свойство – горючесть. Просмотр видео. Тринитрат   целлюлозы,   называемый   пироксилином,   ­   сильновзрывчатое   вещество.   Его применяют для производства бездымного пороха. Просмотр видео. Слайд 13. Учитель:  Реакция   образования   сложных   эфиров   имеет   очень   большое промышленное   значение.   Сейчас   мы   убедимся   в   этом   на   примере   получения триацетилцеллюлозы. Её получают в реакции с уксусным ангидридом. Полученную ди – и триацетилцеллюлозу используют для приготовления искусственного ацетатного волокна. (Демонстрация образцов ткани из искусственного и синтетического материала). А в чём отличие   искусственных   волокон   от   синтетических?   (Ответ:   искусственные   волокна получают из природных материалов, а синтетические – из полученных химическим путём веществ). Слайд 14.  Заполним 6 строку таблицы  «применение целлюлозы»: целлюлоза используется с давних времён. Она идёт на изготовление тканей, верёвок, канатов. Путём гидролиза целлюлозы и брожения   образующейся   при   этом   глюкозы   получают   этиловый   спирт,   идущий   на производство   бутадиена   для   синтеза   каучука.   Эфиры   необходимы   в   производстве нитролаков,   киноплёнки,   искусственных   волокон,   взрывчатых   веществ.   Целлюлоза используется в строительстве и при изготовлении бумаги. Слайд 15. Учитель:  С давних времён человек использует волокнистые природные материалы для изготовления одежды и различных изделий домашнего обихода. По мере увеличения потребностей   населения   и   развивающейся   техники   возникла   потребность   получать химические волокна.  Давайте   откроем   учебники   на   с   210   и   прочтём,   как   происходит   формование ацетатного волокна (обучающийся читает вслух). ( Работа с рис. 34 учебника и текстом  на с. 210, рассматривают образцы тканей из ацетатного шелка) V. Закрепление изученного материала Итак,   сегодня   мы   познакомились   с   очень   важным   и   широко   распространенным классом   соединений   –   полисахаридами.   Сейчас   мы   знаем   о   них   гораздо   больше,   чем раньше. Давайте проверим, а что же мы запомнили.  Фронтальная беседа по вопросам: Какое вещество является мономером крахмала? Целлюлозы? В клетках каких живых организмов образуются крахмал, целлюлоза,  Какие   функции   выполняют   в   клетках   живых   организмов     полисахариды? Сравните относительные молекулярные массы крахмала и целлюлозы. У какого вещества она больше? Почему?  строении?  Чем отличаются крахмал и целлюлоза по строению? Что общего в их Какие химические свойства, обусловленные наличием гидроксогрупп, проявляют крахмал и целлюлоза?   При каких условиях происходит гидролиз полисахаридов? Каким   изменениям   подвергаются   крахмал   и   целлюлоза   в пищеварительном   тракте   человека   и   животных?   Запишите   уравнение   реакции гидролиза   крахмала.   Переваривается   ли   целлюлоза   в   желудках   большинства животных и человека? Почему?  Можно ли из крахмала получить волокна, а затем ткань? Почему? (Далее   обучающиеся   выполняют   интерактивный   тест   по   новому   материалу   – итоговый тест из 5 вопросов, слайд 19). VI. Презентация мини – проекта «Полисахариды в косметике» VII . Подведение итогов. VIII. Домашнее задание: §24, c. 206­211, упр.2, 5 с. 211;  подготовиться к практической работе №7 «Углеводы»; используя следующую ссылку, найдите практический совет по хранению хлеба свежим:  http://sc.karelia.ru/catalog/res/be622174­1521­3e1b­1e1c­a8ac90616b34/view/