можно ли утверждать что глюкоза это соединение с двойственной функцией

Методическая разработка открытого занятия по дисциплине «Химия» по теме «Углеводы. Химические свойства. Глюкоза — вещество с двойственной функцией — альдегидоспирт»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

Государственное профессиональное образовательное учреждение

«Донецкий техникум промышленной автоматики»

«Углеводы. Химические свойства. Глюкоза — вещество с двойственной функцией — альдегидоспирт ».

для студентов І курса

Методическая разработка открытого занятия по дисциплине «Химия» по теме «Углеводы. Химические свойства. Глюкоза — вещество с двойственной функцией — альдегидоспирт ».

Составила: Поплавская Елена Фёдоровна – преподаватель химии, биологии, экологии, ГПОУ «Донецкий техникум промышленной автоматики», специалист высшей квалификационной категории

В разработке представлена методика проведения лекционного занятия по дисциплине «Химия» с использованием интерактивных форм и методов проблемного обучения.

Методическая разработка открытого занятия рекомендована для преподавателей дисциплины «Химия» образовательных учреждений среднего профессионального образования.

1. Логвинов А.В. – преподаватель биологии, экологии, химии ГПОУ «Донецкий политехнический колледж», специалист высшей квалификационной категории;

2. Пугачёва О.М. – председатель цикловой комиссии естественнонаучных дисциплин и БЖД, преподаватель ГПОУ «Донецкий техникум промышленной автоматики», специалист высшей квалификационной категории.

Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии естественнонаучных дисциплин и БЖД

Председатель цикловой комиссии __________________ О.М. Пугачёва

Разработка открытого занятия по дисциплине «Химия» по теме: «Углеводы. Химические свойства. Глюкоза — вещество с двойственной функцией — альдегидоспирт », предназначена для подготовки и проведения современного занятия с использованием интерактивных методов обучения, навыков самостоятельного приобретения знаний.

Современная система образования основывается на предоставлении обучающимся возможности наблюдать, рассуждать, сопоставлять разные точки зрения, позиции, формулировать и аргументировать собственную точку зрения, опираясь на знания фактов, законов, закономерностей науки, собственные наблюдения.

Целью написания данной методической разработки является показать методику использования метода проблемного обучения при изучении нового материала с использованием интерактивных форм обучения и мультимедийного сопровождения занятия.

Методика проведения направлена на формирование навыков сотрудничества студента и преподавателя, работы в группах, совершенствование умений делать выводы на основе результатов опытов.

Данная методическая разработка учебного занятия направлена на формирование умения самостоятельно работать в группах с раздаточным материалом. Ее задача организовать наиболее эффективное применение студентами теоретические знания на практике.

Особенностью занятия является то, что формируются не только практические навыки и умения, а также связывается исследовательская работа с постановкой проблемных вопросов. А применение интерактивных форм обучения и мультимедийного сопровождения делает занятие эмоционально ярким, насыщенным и интересным для студентов.

Тема занятия: «Углеводы. Химические свойства. Глюкоза — вещество с двойственной функцией — альдегидоспирт ».

методическая: показать методику проведения лекционного занятия с использованием интерактивных форм и методов проблемного обучения.

· сформировать знания об уникальных особенностях строения углеводов ;

· углубить знания о взаимосвязи строения и функции веществ на примере углеводов ;

· развивать логическое мышление, умение сравнивать, обобщать, анализировать, делать выводы, устанавливать взаимосвязь между строением и свойствами полисахарида ;

· развивать творческие способности студентов, направленные на активное применение приобретенных знаний

· воспитывать аккуратность, внимательность, настойчивость при выполнении заданий;

· прививать интерес к дисциплине;

· воспитать сознательное отношение к здоровому образу жизни

Вид занятия: лекционное занятие

Тип занятия : формирование новых знаний и применение умений и навыков

Методы и формы проведения занятия: проблемный, иллюстративный, исследовательский, проведение эксперимента, частично-поисковый, работа в малых группах, создание ситуации познавательной новизны

обеспечивающие: биология, математика;

обеспечиваемые: основы безопасности жизнедеятельности, экология.

Методическое обеспечение занятия: рабочая программа, методическая разработка занятия, учебник, таблицы, опорные конспекты.

Технические средства обучения: компьютер, мультимедийный проектор, экран, презентация к занятию.

1. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2018.

« Можно не любить химию, но прожить без неё

ни сегодня, ни завтра нельзя»

I. Организационная часть занятия.

Приветствие преподавателя и студентов, проверка присутствующих и готовности к занятию, эмоциональный настрой.

II. Сообщение темы, цели и основных задач занятия.

III. Мотивация учебной деятельности.

IV. Актуализация опорных знаний.

V. Изучение нового материала.

1. Классификация углеводов.

2. Распространение моносахаридов в природе.

3. Физические и химические свойства глюкозы.

VI. Закрепление изученного материала.

VII. Подведение итогов занятия. Выставление оценок.

1. Формирование вывода к изученной теме.

2. Выставление оценок с комментированием.

VIII. Домашнее задание.

I. Организационная часть занятия

Приветствие преподавателя и студентов, проверка визуальной готовности к занятию, эмоциональный настрой (дежурный сообщает фамилии студентов, которые отсутствуют, запись в журнале отсутствующих).

Преподаватель: добрый день! Я рада видеть вас сегодня на занятии. Проверьте готовность своего рабочего места. Думаю, что наша совместная работа будет полезной и интересной. Давайте улыбнёмся друг другу и настроимся на поиск и творчество. Запишем тему занятия в тетради. Надеюсь, что вы готовы сегодня трудиться на благо ваших знаний.

II. Сообщение темы, цели и основных задач занятия.

На демонстрационном столе подготовлена выставка “Углеводы в нашей жизни” (готовится заранее творческой группой студентов). Выставка включает в себя фрукты и овощи, красиво разложенные на плетеных из дерева вазах и подносах, хлеб, букет из колосьев пшеницы, сахарницу с кусочками сахара, баночку мёда, пакеты соков из магазина, объемную модель молекулы Д Н К и т.п.

Вступительное слово преподавателя:

1. Что объединяет все эти объекты? По каким признакам можно их классифицировать?

2.Как строение молекул углеводов отражается на свойствах этих веществ?

III. Мотивация учебной деятельности:

Эти вещества достаточно сложные полифункциональные соединения, широко распространенные в природе и хорошо известные каждому человеку.

Постановка проблемного вопроса:

Доказать, что углеводы самые универсальные и самые распространенные органические вещества на Земле

IV. Актуализация опорных знаний:

Этот вопрос на данном этапе для нас остается проблемным. Чтобы ответить на этот вопрос мы должны выяснить:

1. Беседа: (Актуализация опорных знаний, полученных на занятиях в 9 классе):

1. Общая формула углеводов С_n(Н₂О)_m. Какие химические элементы входят в состав этих соединений?

2. В каких соотношениях в этих веществах находятся Н и О?

3. Какое название можно дать группе соединений, имеющих формулу С_n(Н₂О)_m?

Преподаватель : Да, исторически сложившееся название подобных веществ – углеводы. Современное понятие углеводов основано не на формальном соответствии состава приведенной выше формулы, а на сходстве химического строения и свойств веществ этого класса. Поэтому состав некоторых углеводов не соответствует этой формуле и наоборот многие вещества с подобным составом не являются углеводами.

4. Что является основной структурной единицей молекулярного уровня организации живого? (Ответ: полимеры).

5. Что такое полимер? (Ответ: цепь, состоящая из многочисленных звеньев – мономеров, каждый из которых устроен относительно просто.).

6. Как называется такая реакция, которая позволяет распознавать вещества? ( Ответ: Качественная).

Преподаватель : Качественной реакцией на крахмал является его взаимодействие с йодом. Этим свойством пользуются при определении крахмала в пищевых продуктах

Введение в тему занятия: Постановка проблемного вопроса :

Преподаватель: Сегодня на занятии мы углубим знания об углеводах, ознакомимся с их классификацией, физическими и химическими свойствами, рассмотрим, узнаем о их значении для жизни живых организмов, нахождении в природе, рассмотрим области применения углеводов,

Как строение их молекул отражается на свойствах этих веществ?

(цель и задачи занятия)

2.Фронтальный письменный опрос. Химический диктант. Задание: Дополни предложение :

1. Органические вещества, в состав молекул которых входит кислород, называют ……..

3. По количеству функциональных групп спирты делятся на……….

4. По наличию одинарной или двойной связи между атомами углерода спирты делятся на…

5. Спирты взаимодействуют с металлическим натрием, образуя соли с общим названием…….

6. Одноатомные спирты, несмотря на небольшие значения относительных молекулярных масс, представляют собой жидкости, благодаря химической……..

7. Органические соединения, молекулы которых содержат карбоксильную группу –СООН это……..

8. По количеству карбоксильных групп кислоты делятся на……….

9. По наличию одинарной или двойной связи между атомами углерода кислоты делятся на……

10. Водные растворы уксусной кислоты под названием «столовый уксус» это……..% раствор, «уксусная эссенция» это…….% раствор.

V. Изучение нового материала:

Преподаватель : Ребята, сегодняшнее занятие мы проведём в форме занятия – исследования, на котором вы сделаете для себя маленькие открытия, а знакомые вам вещества предстанут перед вами в новом свете и с необычной стороны.

Работа в малых группах.

Для получения более достоверной и разносторонней информации об углеводах были созданы оперативные группы биологов, теоретиков и экспериментаторов. Каждая группа получила инструктаж, который задаёт режим работы, регламентирует время, способствует усвоению новых знаний.

1.1 Постановка проблемы. Объединение студентов в группы.

1.2. Инструктаж группе биологов

Цель: выяснить, где встречаются моносахариды в природе, их применение, питательную ценность.

а) прочитайте текст учебников по химии и биологии;

б) отберите материал, который раскрывает вопрос о распространении моносахаридов в природе, ролью в организме, питательной ценностью;

в) составьте устный отчёт;

г) поставьте два вопроса другим группам.

1.3. Инструктаж группе экспериментаторов

Цель: вывести структурную формулу глюкозы и сделать предположения относительно её химических свойств.

а) определить наличие функциональной группы спиртов;

б) исходя из строения и наличия соответствующих функциональных групп спрогнозировать химические свойства глюкозы;

в) провести химический опыт отношение глюкозы к воде, взаимодействие глюкозы с гидроксидом меди (ІІ);

г) с делайте вывод о строении глюкозы, запишите структурную формулу глюкозы.

д) составьте устный отчёт;

1.4. Инструктаж группе теоретиков

Цель: выяснить, где встречаются моносахариды в природе, их применение, питательную ценность.

а) прочитайте текст учебника, справочной литературы по химии;

б) отберите сведения о классификации углеводов, их физических свойствах углеводов, область применения;

в) составьте устный отчёт;

г) поставьте два вопроса другим группам.

Это этап – сбора и обработки информации о моносахаридах. Студенты работают в группах, учатся самостоятельно пользоваться разными источниками информации, а также сравнивать, анализировать, делать выводы.

Одновременно с рассказом демонстрируется фото этих соединений.

Пример доклада. 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 не перевариваемые в желудочно-кишечном тракте. К перевариваемым относят крахмал и гликоген, из вторых для человека важны клетчатка, гемицеллюлоза и пектиновые вещества.

Глюкоза – бесцветное кристаллическое вещество со сладким вкусом, хорошо растворимое в воде. По сравнению со свекловичным сахаром менее сладкая. Она встречается почти во всех органах растения: в плодах, корнях, листьях, цветах. Особенно много глюкозы в соке винограда и спелых фруктах, ягодах. глюкоза есть в животных организмах. В крови человека ее содержится примерно 0,1 %.

Глюкоза образуется в растениях в процессе фотосинтеза. Животные получают её с пищей. Глюкоза – главный источник энергии в живых организмах, легко усваивается организмом. Глюкоза является ценным питательным продуктом. Применяется в кондитерском деле (в состав потоки: мармелад, карамель, пряники), в медицине как укрепляющее средство при явлениях сердечной слабости, шоке, входит в состав кровозаменяющих и противошоковых жидкостей, для получения спирта, витамина С и др. В текстильной промышленности в качестве восстановителя, в качестве исходного продукта при производстве аскорбиновых и глюконовых кислот

Большое значение имеют и процессы брожения глюкозы. Например, квашение капусты, огурцов, производство пива. Путём брожения глюкозы можно получить молочную кислоту и др. продукты.

Расщепление сахарозы на глюкозу и фруктозу происходит под действием фермента инвертазы, который содержится в дрожжах и некоторых микроорганизмах, но его нет в мясе.

Глюкоза содержится в различных плодах и фруктах, получают ее в результате расщепления сложных углеводов, например, различных видов крахмала (картофельного, кукурузного, рисового). Глюкоза сбраживается, обладает восстановительной способностью, поэтому в её присутствии нитрит менее интенсивно окисляется и соленое мясо лучше сохраняет цвет.

2.2. Группа биологов. Рассказывают о нахождении моносахаридов в природе, роль их в организме, какой питательной ценностью обладают. Одновременно с рассказом демонстрируется фото соединений.

В желудочном тракте углеводы легко расщепляются до глюкозы, которая всасывается в кровь и поступает в печень и ткани. В тканях глюкоза превращается в гликоген. Гликоген печени используется для поддержания концентрации глюкозы в крови.

Неправильное питание, ожирение, алкоголь, психические стрессы истощают клетки поджелудочной железы, которые образуют инсулин, регуляция глюкозы нарушается. Она выводится с мочой. Возникает заболевание сахарный диабет. До получения искусственного инсулина это заболевание было смертельным, теперь больным регулярно вводят инсулин и с рациона исключают углеводы.

Источник

§ 14. Углеводы. Моносахариды

В результате фотосинтеза, как вы знаете, из углекислого газа и воды в зеленых растениях образуется глюкоза С₆Н₁₂O₆. Она относится к классу органических веществ, называемых углеводами.

Углеводы (сахариды) представляют собой конечные продукты фотосинтеза и являются исходными веществами для биосинтеза других органических соединений.

При их образовании аккумулируется солнечная энергия, которая преобразуется в химическую и служит источником для процессов биосинтеза, являющихся эндотермическими (вспомните, что это означает).

Углеводы есть в клетках всех живых организмов. В животной клетке содержание углеводов составляет 1—2%, а в растительной достигает в некоторых случаях 85—90% от массы сухого вещества клетки.

Углеводы получили название по элементному составу их молекул. Эти соединения содержат только химические элементы: углерод, водород и кислород, причем водород и кислород находятся в них, как правило, в таком же соотношении, как и в молекуле воды, — 2:1. Отсюда и происходит название класса веществ. Состав большинства углеводов соответствует общей формуле C_n(H₂O)_m

Много углеводов содержат фрукты и овощи. Так, углеводом является свекловичный или тростниковый сахар. Мед почти целиком состоит из углеводов. К ним относят различные виды крахмала, которые входят в состав картофеля и злаков (пшеница, рис, кукуруза, рожь и др.) (рис. 64). Целлюлоза — углевод, который является основной частью древесины. Широко применяемые в медицине вата и марля почти целиком состоят из целлюлозы. Бумага — это почти чистая целлюлоза.

Углеводы используются человеком непосредственно (рис. 65), а также для синтеза ряда лекарственных веществ (глюконовая кислота, аскорбиновая кислота, или витамин С), взрывчатых веществ (нитрат целлюлозы, или пироксилин), искусственных волокон (вискоза, ацетилцеллюлоза, или ацетатное волокно) и других столь необходимых в быту, медицине, сельском хозяйстве и технике веществ и материалов (см. рис. 3).

В соответствии с особенностями их строения и свойств углеводы разделяют на три группы: моносахариды, диса лариды и полисахариды (схема 1).

Знакомство с отдельными группами углеводов начнем с моносахаридов.

Наибольшее значение имеют пентозы (молекулы этих моносахаридов содержат пять атомов углерода) и гексозы (содержат шесть атомов углерода).

Среди пентоз необходимо назвать рибозу С₅Н₁₀О₅ и дезоксирибозу С₅Н₁₀О₄ (это рибоза, у которой из молекулы «удален» один атом кислорода). Нетрудно заметить, что формула дезоксирибозы не отвечает общей формуле углеводов.

Рибоза и дезоксирибоза играют важную роль в жизнедеятельности организмов. Они, соответственно, входят в состав РНК и ДНК. Рибоза входит также в состав АТФ — важнейшего энергетического вещества клетки, обеспечивающего обмен веществ и энергии в ней. Он протекает согласно схеме

Глюкоза С₆Н₁₂O₆ представляет собой наиболее распространенный и, безусловно, наиболее важный моносахарид — гексозу. Она содержится в соке винограда (отсюда тривиальное название глюкозы — виноградный сахар), других ягод и фруктов, является структурным звеном сахарозы, целлюлозы, крахмала. В крови человека (в норме) содержится около 0,1% глюкозы.

Глюкоза — это белое кристаллическое вещество сладкого вкуса, хорошо растворимое в воде.

Глюкоза может образовывать макромолекулы крахмала, целлюлозы и других полисахаридов.

По химическому строению глюкоза относится к многоатомным спиртам, так как содержит пять гидроксильных групп —ОН (вспомните одноатомный этиловый спирт С₂Н₅ОН и трехатомный спирт глицерин

Кроме гидроксильных групп, молекула глюкозы содержит также и карбонильную группу. Структурную формулу глюкозы условно можно записать так:

Предложенная формула не отражает истинного строения молекулы глюкозы. Каково же оно на самом деле?

Благодаря свободному вращению углеродной цепочки относительно простых углерод-углеродных связей, в водном растворе альдегидная группа оказывается сближена с гидроксилом при 5-м атоме углерода. В результате внутримолекулярного присоединения образуются две возможные циклические формы глюкозы. Они представляют собой шестичленный цикл, содержащий атом кислорода. В циклических формах глюкозы пять гидроксильных групп, однако гидроксил при С(1), образованный из альдегидной группы цепной формы, имеет особые свойства.

Циклические формы углеводов удобно изображать перспективными формулами Хеуорса (рис. 66). Цикл условно считают плоским и проектируют на плоскость листа под некоторым углом, причем атом кислорода изображают на максимальном удалении справа. Ближняя часть кольца изображается снизу и иногда выделяется более жирной линией.

Атомы или группы атомов в формулах Хеуорса располагаются над и под плоскостью цикла.

Циклические формы глюкозы различаются взаимным положением гидроксильной группы при первом и последнем атомах углерода. Если эти группы находятся по разные стороны цикла, такой изомер называют α-D глюкоза, если по одну сторону — β-D-глюкоза (или просто α- или β-глюкоза).

В водном растворе глюкозы присутствуют в равновесии все три формы: цепная и две циклические. В твердом состоянии глюкоза может существовать в одной из двух циклических форм.

Глюкоза, как и многоатомный спирт, как вы знаете, взаимодействует со свежеполученным осадком гидроксида меди (II). При этом осадок растворяется и образуется ярко-синий раствор сахарата меди (II).

Глюкоза также дает одну из красивейших реакций в химии — реакцию «серебряного зеркала» с аммиачным раствором оксида серебра. Как вы знаете из § 11, эта реакция является качественной на альдегиды. Упрощенно уравнение этой реакции можно записать так:

Вещества, проявляющие характерные свойства двух разных классов органических соединений, имеют двойственную функцию. Глюкоза является одновременно и многоатомным спиртом, и альдегидом, т. е. альдегидоспиртом.

Как альдегид, глюкоза вступает в реакцию гидрирования:

Для глюкозы характерны также реакции брожения (превращения одних органических соединений в другие, которые осуществляются под действием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами).

Наибольшее значение имеют реакции:

а) молочнокислого брожения:

(эта реакция происходит в процессе квашения капусты, силосования кормов);

б) спиртового брожения:

(эту реакцию широко применяют для производства этилового спирта и в хлебопечении). Схема получения этилового спирта из глюкозы на основе гидролиза крахмала представлена на рисунке 67.

Глюкоза — основной источник энергии в клетке. Именно поэтому ее широко используют в лечебных целях (применяют внутрь или вводят внутривенно ослабленным больным).

Глюкоза широко используется. Она — исходное вещество для получения различных соединений: этилового спирта, молочной кислоты и др. (рис. 68).

В пищевой промышленности ее применяют в качестве заменителя сахарозы, хотя она и немного менее сладка. Для этой цели обычно используют патоку — сиропообразную массу, получаемую при неполном гидролизе крахмала.

При добавлении глюкозы к сахарозе она препятствует ее кристаллизации и потому используется в кондитерском производстве для получения карамели, мармелада, помадки и т. д.

Как заменитель сахара для людей, страдающих сахарным диабетом, используют продукт восстановления глюкозы — шестиатомный спирт сорбит.

Изомером глюкозы является другой моносахарид — фруктоза С₆Н₁₂O₆, которая также является веществом с двойственной функцией, но уже кетоспиртом. Ее формулу можно представить следующим образом:

Фруктозу называют плодовым сахаром. Она наряду с глюкозой встречается в соке ягод и фруктов, составляет основную часть пчелиного меда (рис. 69).

1. Какие вещества называют углеводами? Почему? Как этот класс органических соединений иллюстрирует идею взаимосвязи органических и неорганических веществ, т. е. единство химической организации материального мира?

2. На какие группы делят углеводы?

3. Что такое моносахариды? На какие группы их делят?

4. Какие признаки положены в основу классификации всех углеводов и какой — в основу классификации моносахаридов?

5. Почему глюкоза относится к веществам с двойственной функцией? Подтвердите этот тезис рассмотрением химических свойств глюкозы.

6. Какие свойства глюкозы находят практическое применение? Иллюстрируйте свой ответ уравнениями соответствующих реакций.

7. Группу атомов, определяющую наиболее характерные свойства вещества и его принадлежность к определенному классу органических соединений, называют функциональной. В параграфе речь шла о четырех функциональных группах. Каких?

8. Кроме глюкозы и фруктозы, имеющих двойственную функцию, в параграфе упоминалось еще одно вещество с такой функцией. Как его называют? Какую формулу оно имеет? Образуйте двойное название, исходя из двойственной функции этого вещества.

9. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

10. Вычислите объем углекислого газа (н. у.), который может образоваться при спиртовом брожении раствора, содержащего 720 г глюкозы. Рассчитайте массу 96%-го этилового спирта, который можно получить в результате этой реакции с выходом продукта, равным 85% от теоретически возможного.

Источник