Занятие
На тему: «Углеводы»
Цели занятия:
Личностные: развивать познавательную активность учащихся через умение анализировать, обобщать, делать логические выводы, сравнивать,
Метапредметные: формирование умений и навыков анализа, сравнения; выделение главного, формулирование выводов, формирование навыков смыслового чтения.
Предметные: совершенствовать общее понятие об углеводах, их биологической роли, классификации, обосновать строение молекулы глюкозы, систематизировать знания о качественной реакции на функциональные группы.
План изучения темы:
1. Краткое изложение темы:
Углеводы - это органическое вещества состоящие из атомов С, Н, О. или
Углеводы - это органическое вещества состоящие из атомов С, Н, О причем Н и О входят в соотношение 2:1 как в воде, отсюда и название.
Впервые термин «углеводы» предложил русский химик из Дерпта (ныне Тарту) К. Шмидт в 1844 году.
Углеводы широко распространены в природе и хорошо известны каждому человеку.
Общая формула этих соединений: Сn(Н2О)m.
Состав некоторых углеводов не соответствует этой формуле и наоборот многие вещества с подобным составом не являются углеводами – например уксусная кислота (С2Н4О2)
Углеводы в зависимости от строения и способности к гидролизу делятся на 3 группы
Рассмотрим классификацию углеводов.
Углеводы
Моносахариды дисахариды полисахариды
С 6Н 12О6 С12Н22О11 (С6Н10О5)n
Глюкоза Сахароза Крахмал
Фруктоза Лактоза Гликоген
Галактоза Мальтоза Клетчатка
Углеводы используются с глубокой древности – самым первым углеводом (точнее смесью углеводов), с которым познакомился человек, был мед.
Родиной сахарного тростника является северо-западная Индия-Бенгалия.
Европейцы познакомились с тростниковым сахаром благодаря походам Александра Македонского в 327г. До н.э.
Свекловичный сахар в чистом виде был открыт лишь в 1747 г. Немецким химиком А. Марггафом.
Крахмал был известен еще древним грекам.
Целлюлоза, как составная часть древесины, используется с глубокой древности.
Термин слова «сладкий» и окончание –оза- для сахаристых веществ было предложено французским химиком Ж. Дюла в 1838г.
Исторически сладость была главным признаком, по которому то или иное вещество относится к углеводам.
В 1811г. Русский химик Кирхгоф впервые получил глюкозу гидролизом крахмала, а впервые правильную эмпирическую формулу глюкозы предложил шведский химик Я.Берцелиус в 1837 г. C6H12O6
Синтез углеводов из формальдегидов в присутствии Ca(OH)2 был произведён А.М.Бутлеровым в 1864 г.
Задание №1
Сравните крахмал и целлюлозу – заполните таблицу.
| Признаки сравнения | Крахмал | Целлюлоза |
| Состав | ||
| Степень полимеризации | ||
| Средняя Мr | ||
| Геометрическая формула молекул | ||
| Растворимость в воде | ||
| Реакция гидролиза | ||
| Горение | ||
| Распространение в природе |
Крахмал
Крахмал (формула – (С6Н10О5)n) – это белое гранулированное органическое вещество, которое вырабатывается всеми зелеными растениями. Являет собой безвкусный порошок, нерастворимый в холодной воде, спирте и большинстве других растворителей. Эта субстанция принадлежит к группе полисахаридов. Наипростейшая форма крахмала – линейный полимер амилозы. Разветвленная форма представлена амилопектином. В реакции с водой образовывает клейстер. Гидролиз крахмала происходит при наличии кислот и повышения температуры, в результате образовывается глюкоза. Используя йод, легко проверить завершение реакции гидролиза (больше не будет появляться синий цвет).
В зеленых растениях крахмал производится от избытка глюкозы, полученной в результате фотосинтеза. Для растений это вещество служит источником энергии. Крахмал в форме гранул хранится в хлоропластах. В некоторых растениях наивысшая концентрация вещества содержится в корнях и клубнях, в других – в стеблях, семенах. Если возникает такая необходимость, это вещество может распадаться (под воздействием ферментов и воды), создавая глюкозу, которую растения используют в качестве подпитки. В человеческом организме, а также в телах животных молекула крахмала также распадается на сахара, а они также служат источником энергии.
Крахма́л (C6H10O5)n — смесь полисахаридов амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза
Состав всех полисахаридов выражается формулой (C6H10O5)n. Все полисахариды подвергаются гидролизу, продуктом которого является глюкоза:
(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6.
К полисахаридам относятся крахмал, гликоген (животный крахмал) и целлюлоза (клетчатка).
Крахмал является запасным веществом растений и широко распространён в природе. Он в больших количествах содержится в зёрнах ржи, пшеницы, кукурузы, в клубнях картофеля.
Образуется крахмал в клетках растений из глюкозы:
nC6H12O6→(C6H10O5)n+nH2O.
Число повторяющихся структурных звеньев в макромолекуле крахмала может колебаться от 100 до 6000. Относительная молекулярная масса молекул тоже сильно различается.
Макромолекулы крахмала имеют линейное и разветвлённое строение.
Крахмал — белое аморфное вещество, нерастворимое в холодной воде. В горячей воде он набухает и образует клейстер. Не имеет вкуса.
Крахмал входит в состав продуктов питания и является основным источником углеводов в организме человека.
В организме крахмал подвергается гидролизу под действием пищеварительных ферментов. Процесс переваривания крахмала начинается уже в ротовой полости под действием ферментов слюны. Далее гидролиз крахмала продолжается в желудке и в кишечнике. Образовавшаяся глюкоза всасывается в кровь, а затем используется клетками для получения энергии.
Крахмал применяется для получения глюкозы. Используется для проклейки бумаги и картона, для пропитки тканей. Применяется он также при изготовлении таблеток в качестве наполнителя.
Целлюлоза (клетчатка) — природный полисахарид. Её формула такая же, как и у крахмала — (C6H10O5)n. Степень полимеризации у целлюлозы намного выше, чем у крахмала, и составляет 10000–14000. Относительная молекулярная масса может достигать нескольких миллионов.
Макромолекулы целлюлозы в отличие от крахмала имеют только линейное строение.
Целлюлоза входит в состав каждой растительной клетки, так как в основном из неё у растений образованы клеточные стенки. Из целлюлозы состоят волокна льна, хлопка. Волокна хлопка — почти чистая целлюлоза (до 98 %). В древесине целлюлоза составляет до 50 % массы сухого вещества.
Целлюлоза — волокнистое белое или серое вещество, без запаха и вкуса, нерастворимое ни в воде, ни в органических растворителях. Она гигроскопична.
Целлюлоза, как и крахмал, подвергается гидролизу при нагревании в присутствии серной кислоты. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза:
(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6.
Целлюлоза хорошо горит.
Благодаря своей прочности целлюлоза в составе древесины используется в строительстве, в производстве мебели.
Целлюлоза хлопка и льна применяется для производства тканей, верёвок, канатов. Волокна хлопка используются в качестве ваты.
Полученная из древесины чистая целлюлоза идёт на производство бумаги.
Из целлюлозы получают простые и сложные эфиры, которые используются в производстве искусственных волокон, пластмасс, плёнок, лаков, клея, взрывчатых веществ.
В зависимости от числа остатков моносахаридов в молекуле делятся на моносахариды, дисахариды и полисахариды.
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 %.
2. Задание для самостоятельного выполнения
Среди предложенных утверждений выберите истинные.
1. Глюкоза – важнейший представитель моносахаридов.
2. Глюкоза по химическому строению является кетоноспиртом.
3. В результате процесса спиртового брожения глюкозы образуются этиловый спирт и кислород.
4. Для глюкозы не характерна химическая реакция маслянокислого брожения.
5. Гомологом глюкозы является фруктоза.
6. В состав нуклеотидов ДНК входят остатки линейных молекул моносахарида рибозы.
7. Фруктоза – важнейший дисахарид.
8. Второе название сахарозы – виноградный сахар.
9. При гидролизе сахарозы образуются глюкоза и фруктоза.
10. Сахароза способна восстанавливать металлическое серебро из аммиачного раствора оксида серебра(I).
11. Крахмал и целлюлоза – важнейшие представители моносахаридов.
12. Молярная масса крахмала может достигать нескольких миллионов г/моль.
13. Крахмал является совокупностью двух полимеров, обладающих различным пространственным строением макромолекул: амилозы и амилопектина.
14. Крахмал способен набухать в холодной воде.
15. Глюкоза способна окисляться, но не способна восстанавливаться
16. Крахмал можно обнаружить в пищевых продуктах с помощью спиртовой тинктуры йода.
17. Сахароза не способна гореть.
18. Целлюлозу получают из древесины.
19. Из целлюлозы получают искусственные волокна: вискозу, медно-аммиачное волокно и ацетатный шелк.
20. Крахмал используется для производства декстринов, являющихся взрывчатыми веществами.