Презентація «Глюкоза» з хімії для 10 класу

Обкладинку покажіть коротко, не пояснюючи теми, бо на наступному слайді клас сам підтвердить її, відгадавши речовину за підказками. На фото подрібнена глюкоза, вона здається білою, хоча окремі кристали безбарвні. Нагадайте, що з фотосинтезом учні вже знайомі з біології. Типова помилка в тому, що глюкозу ототожнюють зі звичайним харчовим цукром, але він є сахарозою C₁₂H₂₂O₁₁.

Відкривайте підказки по одній і після кожної вислуховуйте версії класу. Відповідь глюкоза C₆H₁₂O₆, її тривіальна назва «виноградний цукор». Масу учні перевіряють самі, 6·12 + 12·1 + 6·16 = 180, а атомів у молекулі 6 + 12 + 6 = 24. Типова помилка в тому, що називають сахарозу, але її формула C₁₂H₂₂O₁₁, а відносна молекулярна маса 342.

Вуглеводи класифікують на моносахариди, олігосахариди й полісахариди. Моносахариди не гідролізуються, а олігосахариди й полісахариди гідролізуються до моносахаридів. Назва «вуглеводи» утворена зі слів «вуглець» і «вода», бо спочатку так називали сполуки складу Cₙ(H₂O)ₘ. Пентози й гексози є групами моносахаридів за кількістю атомів Карбону, а найпростішими олігосахаридами є дисахариди, наприклад сахароза із залишків глюкози і фруктози. Попросіть учнів знайти глюкозу в сітці, вона є гексозою, а її залишки входять до сахарози, крохмалю, целюлози й глікогену. Глюкозу називають виноградним цукром, а фруктозу фруктовим. Типова помилка в тому, що крохмаль і целюлозу вважають різними за складом ланок, хоча обидва мають формулу (C₆H₁₀O₅)ₙ, а відрізняються сполученням залишків глюкози і ступенем полімеризації.

Пронумеруйте атоми Карбону, починаючи з атома альдегідної групи, а групи −OH стоять біля решти п'яти. Молекулярну формулу можна записати як C₆(H₂O)₆, звідси й назва класу. У водному розчині у відкритій формі перебуває лише близько 2 % молекул, а в кристалах глюкоза існує тільки в циклічній формі (Григорович, с. 153), проте хімічні властивості пояснюємо за відкритою формою. Типова помилка в тому, що рахують шість гідроксильних груп, хоча перший атом Карбону входить до альдегідної групи.

Порівняйте три схеми зліва направо. У гліцеролу є лише групи −OH, в етаналю лише альдегідна група, а в глюкози обидві. Тому глюкоза виявляє властивості двох класів сполук і ще має власні перетворення, бродіння. Дані про етанову кислоту взято з підручника Савчина (с. 101). Типова помилка в тому, що глюкозу відносять лише до спиртів або лише до альдегідів.

Температуру плавлення, густину й розчинність взято з підручника Григоровича (с. 153), вміст у крові з основного підручника. Зверніть увагу, що температури кипіння в глюкози немає, бо вище 146 °C вона розкладається. У 100 г води за 0 °C розчиняється 32 г глюкози, а за 25 °C уже 82 г. Типова помилка в тому, що глюкозу називають білою речовиною, але кристали безбарвні, а білою вона здається лише в подрібненому стані.

Зв'яжіть тему з біологією, фотосинтез учні вже вивчали. Зрівняйте рівняння разом із класом, рахуючи атоми Оксигену, ліворуч 12 + 6 = 18, праворуч 6 + 12 = 18. Наголосіть, що залишки молекул глюкози входять до складу сахарози, крохмалю й целюлози. Типова помилка в тому, що серед продуктів фотосинтезу забувають кисень.

Умова повністю. Унаслідок фотосинтезу утворилося 540 г глюкози, треба обчислити, на скільки літрів (н. у.) зменшиться об'єм вуглекислого газу в повітрі. Розв'язання. n(C₆H₁₂O₆) = 540 г / 180 г/моль = 3 моль. За рівнянням n(CO₂) = 6 · 3 моль = 18 моль. V(CO₂) = 18 моль · 22,4 л/моль = 403,2 л, отже, рослини поглинули 403,2 л вуглекислого газу і на стільки ж зменшиться його об'єм у повітрі. Типова помилка в тому, що забувають коефіцієнт 6 і отримують 67,2 л.

Покажіть, як готують реактив. До 2–3 мл розчину NaOH додають кілька краплин розчину CuSO₄, і випадає блакитний осад Cu(OH)₂. Синій розчин доводить, що глюкоза є багатоатомним спиртом. Ця реакція не відрізняє глюкозу від гліцеролу та інших розчинних багатоатомних спиртів (Григорович, с. 153). Типова помилка в тому, що цю реакцію вважають якісною саме на глюкозу.

Порівняйте формули до і після реакції. Змінюється лише альдегідна група, вона приєднує водень і стає групою −CH₂OH, решта молекули залишається такою самою. Розгорнуто рівняння має вигляд CH₂OH−(CHOH)₄−CHO + H₂ → CH₂OH−(CHOH)₄−CH₂OH. Сорбіт має шість гідроксильних груп, тому його називають шестиатомним спиртом. Типова помилка в тому, що продуктом відновлення називають глюконову кислоту, яка насправді утворюється під час окиснення.

Це продовження досліду з синім розчином. Пробірку злегка нагрівають, зануривши в стакан з гарячою водою, і замість синього розчину випадає оранжевий осад купрум(I) оксиду. Розгорнуто рівняння має вигляд CH₂OH−(CHOH)₄−CHO + 2Cu(OH)₂ → CH₂OH−(CHOH)₄−COOH + Cu₂O↓ + 2H₂O, у глюконовій кислоті C₆H₁₂O₇ одна карбоксильна і п'ять гідроксильних груп. Типова помилка в тому, що забувають про нагрівання, а без нього глюкоза дає лише синій розчин, як гліцерол.

Пробірку нагрівають, зануривши в стакан з гарячою водою. Продуктом окиснення, як і в реакції з купрум(II) гідроксидом, є глюконова кислота. Взаємодію глюкози за нагрівання зі свіжоодержаним Cu(OH)₂ і з амоніачним розчином Ag₂O використовують як якісні реакції для її виявлення. Типова помилка в тому, що не ставлять коефіцієнт 2 перед Ag, хоча з кожної формульної одиниці Ag₂O виділяються два атоми срібла.

Заповнюйте таблицю разом із класом, спираючись на досліди попередніх слайдів. Перший рядок однаковий, бо обидві речовини мають кілька гідроксильних груп. Решта реакцій відбуваються за участю альдегідної групи, якої в гліцеролу немає. Типова помилка в тому, що для розрізнення пропонують реакцію з Cu(OH)₂ без нагрівання, але тоді обидві речовини дають синій розчин.

Учні вже знайомі з цією реакцією з теми про добування етанолу. Відповідь C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂↑, продукти етанол і вуглекислий газ. Перевірте разом, з кожного боку 6 атомів Карбону, 12 атомів Гідрогену і 6 атомів Оксигену. Спиртове бродіння глюкози відбувається під час виготовлення виробів із дріжджового тіста. Типова помилка в тому, що ставлять коефіцієнт 2 лише перед етанолом і не зрівнюють Карбон.

Порівняйте з попереднім завданням, вихідна речовина та сама, а продукт інший, бо діють ферменти інших мікроорганізмів. З однієї молекули глюкози утворюються дві молекули молочної кислоти. Молочна кислота, як і глюкоза, є гетерофункціональною сполукою. Кислі молоко й капуста є цінними харчовими продуктами (Савчин, с. 102). Типова помилка в тому, що молочнокисле бродіння приписують дріжджам.

Кожна картка спирається на властивість, яку клас уже розглянув. Сорбіт одержують відновленням альдегідної групи, у дріжджовому тісті відбувається спиртове бродіння, а кисле молоко дає молочнокисле бродіння. Попросіть учнів до карток про сорбіт і бродіння записати рівняння реакцій. Типова помилка в тому, що сорбіт плутають із самою глюкозою, хоча це інша речовина, шестиатомний спирт.

Правильна відповідь сорбіт, шестиатомний спирт C₆H₁₄O₆. Типова помилка в тому, що обирають глюконову кислоту, але вона утворюється під час окиснення, а не відновлення. Етанол і молочна кислота є продуктами бродіння. Якщо клас помиляється, поверніться до слайда 10.

Правильна відповідь наявність альдегідної групи, бо оранжевий осад Cu₂O утворюється під час окиснення групи −CHO. Типова помилка в тому, що обирають гідроксильні групи, але їх виявляє синій розчин без нагрівання. Бродіння й відновлення воднем відбуваються з іншими реагентами і такої ознаки не дають.

Попросіть учнів до кожної гілки назвати реактив і ознаку реакції. Синій розчин виявляє групи −OH, а оранжевий осад Cu₂O і срібне дзеркало виявляють альдегідну групу. Воднем глюкоза відновлюється до сорбіту за наявності нікелю. Бродіння належить до властивостей глюкози, не характерних для альдегідів і багатоатомних спиртів. Молочнокисле бродіння дає молочну кислоту, C₆H₁₂O₆ → 2CH₃−CH(OH)−COOH.

Задача. m(C₆H₁₂O₆) = 200 г · 0,3 = 60 г, n(C₆H₁₂O₆) = 60 г / 180 г/моль = 1/3 моль. За рівнянням C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃ утворюється 2/3 моль молочної кислоти, m = 2/3 моль · 90 г/моль = 60 г. Відповідність гліцерол C₃H₈O₃, глюкоза C₆H₁₂O₆, глюконова кислота C₆H₁₂O₇, сорбіт C₆H₁₄O₆. Рівняння C₆H₁₂O₆ + H₂ → C₆H₁₄O₆ (каталізатор Ni) і C₆H₁₂O₆ + Ag₂O → C₆H₁₂O₇ + 2Ag↓ (амоніачний розчин, t°). Без умов реакції відповідь неповна.