План-конспект урока по теме Целлюлоза.

Тема урока: «Целлюлоза»

Цель урока: Изучить важнейшие полисахарид: целлюлозу в сравнении их строения с крахмалом, свойств, применения и значение в природе.

Задачи:

Образовательная: сравнить строение и свойства крахмала и целлюлозы; на основе межпредметных связей органической химии и биологии, показать значение полисахаридов в строении и функционировании живой природы

Развивающая: развитие познавательного интереса к химии и биологии, классифицировать выделять существенные признаки, обобщить изучаемые свойства и делать выводы.

Воспитательная: формирование навыков продуктивного сотрудничества со сверстниками, взрослыми в образовательной деятельности; готовности к самостоятельной образовательной, проектно-исследовательской, коммуникативной деятельности.

Тип урока: Урок изучения нового материала

Методы: объяснительно – иллюстративный, частично - поисковый.

Формы организации познавательной деятельности: фронтальная, индивидуальная, парная, групповая

Средства обучения: 1. Химия: 10 класс Мультимедийная презентация. 3. Карточки для самостоятельной работы в группах.

Ход урока:

I. Актуализация

Наливаешь крепкий чай,

Хорошенько сахорозу

В чашке лошкой размешай.

Виноградную глюкозу,

И медовую фруктозу,

И молочную лактозу

Любят взрослый и малыш

Но крахмалом и клетчаткой

Что совсем-совсем несладкий

Тоже нас не удивишь

Так устроена природа

Это тоже….. (углеводы)

- Какие вещества являются главным поставщиками энергии организму человека (Углеводы).

- Давайте вспомним классификацию углеводов. Какие они бывают?

- Приведите примеры соединений относящихся к данному классу?

Проведем игру «Кто быстрее»

1. Почему мороженый картофель имеет сладкий вкус?  

(На морозе крахмал, образовавшийся в картофеле в ре­зультате фотосинтеза, превращается в сахар.)

1. Какой спирт вызывает гибель зрительного нерва и повреж­дает сетчатку глаза?  (Метанол.)

2. Как называется гексоза, содержащаяся в молоке?  (Лактоза.)

3. Как называется природный полимер, содержащийся в рисе, картофеле, кукурузе? (Крахмал.)

4. Почему крапива жжется? (В листьях и стеблях крапивы содержится муравьиная кислота, которая и вызывает ожог.)

5. Какой углеводород называется так же, как и одно из госу­дарств?  (Бутан.)

6. Как называется физический процесс разделения нефти на фракции? (Перегонка.)

7. Назовите заменитель сахара для диабетиков, полученный из глюкозы. (Сорбит.)

8. Какой спирт хорошо смягчает кожу рук?  (Гли­церин.)

9. Назовите фамилию ученого, впервые получившего цик­лическую формулу бензола. (Кекуле.)

10. Назовите фамилию русского химика-органика и по со­вместительству композитора. (Бородин.)

11. Его изобрели как дорогой упаковочный материал, а сего­дня он стал чуть ли не главным мусором планеты.  (Цел­лофан.)

II. Изучение нового материала. Осознание и осмысление

Демонстрация: бумага, вата, бинт, искусственная кожа, целлофан

- Из чего все эти вещества сделаны? (целлюлозы)

- Сформулируйте тему урока.

(Слайд 1) Тема урока: «Целлюлоза: состав, строение, свойства, применение»

(Слайд 2)- Цель нашего урока

(Слайд 3) История

Впервые бумага упоминается в китайских летописях в 12 г до н. э. Сырьем для её изготовления были стебли бамбука и луб шелковичного дерева. В 105 году Цай Лунь обобщил и усовершенствовал существовавшие методы получения бумаги. В Древнем Египте бумагу получали из папируса. В Европе бумага появилась в XI - XII веках. Она пришла на смену папирусу и пергаменту, который был слишком дорог. Сначала для изготовления бумаги пользовались измельченным пеньковым и льняным тряпьем. Еще в 1719 году Реомюр сделал предположение, что древесина может служить сырьем для производства бумаги.

Современной основой для получения бумаги и картона служит целлюлоза, получаемая из древесины хвойных растений. B России на нужды целлюлозно-бумажной промышленности ежегодно вырубается 43 млн кубометров леса.

Самостоятельная работа по группам

1 группа Нахождение в природе

- писать уравнения реакции фотосинтеза и образование крахмала

2 группа. Строение молекулы целлюлозы и крахмала

- Что общего между целлюлозы и крахмала

- Чем отличаются целлюлоза от крахмала

- Почему из целлюлозы изготавливают бумагу и волокна, а из крахмала их получить нельзя?

- Почему крахмал набухает в горячей воде, а целлюлоза не образует клейстер? (Учащиеся высказывают предположения)

3 группа Физические свойства целлюлозы. Заполнить таблицу

4 группа. Химические свойства

1. Реакция гидролиза

2. Реакция горение

3. Реакция разложения

4. Образование динитроцеллюлозы

5. Образование диацетилцеллюлозы

Физминутка

Работа у доски

Применение

Целлюлозу и продукты ее этерификации используют для получения искусственных волокон

Тексты для учащихся (по выбору):

Текст 1. История. Впервые бумага упоминается в китайских летописях в 12 г до н. э. Сырьем для её изготовления были стебли бамбука и луб шелковичного дерева. Китайские летописи сообщают, что бумага была изобретена в 105 году н. э. Цай Лунем. Однако в 1957 году в пещере Баоця северной провинции Китая Шаньси обнаружена гробница, где были найдены обрывки листов бумаги. Бумагу исследовали и установили, что она была изготовлена во II веке до нашей эры.

После изобретения Цай Луня, процесс производства бумаги стал быстро совершенствоваться. Стали добавлять для повышения прочности крахмал, клей, естественные красители и т. д.

В начале VII века способ изготовления бумаги становится известным в Корее и Японии. А еще через 150 лет, через военнопленных попадает к арабам.

В XI—XII веках бумага появилась в Европе, где вскоре заменила животный пергамент. С XV—XVI веков, в связи с введением книгопечатания, производство бумаги быстро растёт. Бумага изготовлялась весьма примитивно — ручным размолом массы деревянными молотками в ступе и вычерпкой её формами с сетчатым дном.

Большое значение для развития производства бумаги имело изобретение во второй половине XVII века размалывающего аппарата — ролла. В конце XVIII века роллы уже позволяли изготавливать большое количество бумажной массы, но ручной отлив (вычерпывание) бумаги задерживал рост производства. В 1799 Н. Л. Робер (Франция) изобрёл бумагоделательную машину, механизировав отлив бумаги путём применения бесконечно движущейся сетки. В Англии братья Г. и С. Фурдринье, купив патент Робера, продолжали работать над механизацией отлива и в 1806 запатентовали бумагоделательную машину. К середине XIX века бумагоделательная машина превратилась в сложный агрегат, работающий непрерывно и в значительной мере автоматически.

Хронология:

• 1816 — первые бумагоделательные машины в России (Петергофская бумажная фабрика)

• 1827 — бумагоделательные машины в США.

• 1856 — изобретение гофрированного картона.

• 1857 — технология получения бумаги из древесины.

Получение целлюлозы. Промышленным методом целлюлозу получают методом варки щепы на целлюлозных заводах, входящих в промышленные комплексы (комбинаты). По типу применяемых реагентов различают следующие способы варки целлюлозы:

• Кислые:

• Сульфитный. Варочный раствор содержит сернистую кислоту и её соль, например гидросульфит натрия. Этот метод применяется для получения целлюлозы из малосмолистых пород древесины: ели, пихты.

• Щелочные:

• Натронный. Используется раствор гидроксида натрия. Натронным способом можно получать целлюлозу из лиственных пород древесины и однолетних растений. Преимуществом данного метода — отсутствие неприятного запаха соединений серы, недостатки — высокая стоимость получаемой целлюлозы.

• Сульфатный. Наиболее распространенный метод на сегодняшний день. В качестве реагента используют раствор, содержащий гидроксид и сульфид натрия, и называемый белым щёлоком. Своё название метод получил от сульфата натрия, из которого на целлюлозных комбинатах получают сульфид для белого щёлока. Метод пригоден для получения целлюлозы из любого вида растительного сырья. Недостатком его является выделения большого количества дурно пахнущих сернистых соединений: Для удаления остаточного лигнина и придания целлюлозе белизны проводится её отбелка. Для получения бумаги и картона используются следующие волокнистые полуфабрикаты:

• макулатура— 43%

• сульфатная целлюлоза — 36%

• древесная масса — 12%

• сульфитная целлюлоза — 3%

• полуцеллюлоза — 3%

• целлюлоза из недревесного растительного сырья — 3%

Производство бумаги складывается из следующих процессов:

• приготовление бумажной массы (размол и смешение компонентов, проклейка, наполнение и окраска бумажной массы);

• выработка бумажной массы на бумагоделательной машине (разбавление водой и очистка массы от загрязнений, отлив, прессование и сушка, а также первичная отделка);

• окончательная отделка (каландирование, резка);

• сортировка и упаковка.

При размоле волокнам придают необходимые толщину и физические свойства. Размол производится в аппаратах периодического и непрерывного действия (роллах, конических и дисковых мельницах, рафинерах и других). Чтобы сделать бумагу пригодной для письма и придать ей гидрофобные свойства, в бумажную массу вводят канифольный клей, парафиновую эмульсию, глинозём и другие способствующие слипанию вещества (так называемая проклейка); для повышения связи между волокнами и увеличения механической прочности и жёсткости добавляют крахмал, животный клей; для увеличения прочности бумаги во влажном состоянии — мочевино- и меламино-формальдегидные смолы. Для повышения белизны, гладкости, мягкости и непрозрачности, а также улучшения печатных свойств бумаги вводят минеральные наполнители (каолин, мел, тальк); для придания цвета и повышения белизны — анилиновые (реже минеральные) красители. Некоторые виды бумаги, например, впитывающие и электроизоляционные, вырабатываются без проклейки и наполнения. Бумага из конопляной массы и рисовая бумага белее бумаги из древесной целлюлозы, поэтому зачастую не требует дополнительного химического отбеливания волокон.

В 1283 году в Фабриано была основана фабрика Мильяни. На ней стали производить бумагу, ставшую эталоном качества на многие века. В городе работало сорок бумажных мельниц и продукцию из Фабриано покупали не только на территории будущей Италии, но и в соседних регионах.

Своего расцвета производство бумаги в Фабриано достигло в эпоху Возрождения, когда она экспортировалась по всей юго-западной Европе, включая территории Франции и Испании. На этой бумаге рисовали такие великие художники, как Микеланджело. Гойя и Рафаэль. В том числе благодаря высокому качеству бумаги из Фабриано эти шедевры сохранились до сих пор.

В городе основан Музей бумаги и филиграней (водяных знаков), расположенный в монастыре Св. Доменика, причём это не только музей, но и производство, где до сих пор по классической старинной технологии делается качественный продукт. При этом возраст некоторых работающих станков достигает нескольких сотен лет.

В настоящее время на бумаге из Фабриано печатают евро. Поступают и частные заказы на бумагу ручного изготовления с индивидуальными водяными знаками. Серийная и мелкосерийная продукция пользуется спросом среди современных художников.

Важнейшим требованием к денежной бумаге является износоустойчивость. Принято считать основным показателем, характеризующим износоустойчивость, сопротивление излому и разрыву. Бумажные деньги в обращении многократно сгибаются. Поэтому при испытании на приборе фальцере образцы бумаги должны выдерживать несколько тысяч двойных перегибов (обычные печатные бумаги выдерживают до двадцати двойных перегибов). Высокая прочность должна быть и на разрыв. Она определяется на динамометре и выражается расчетной длиной в метрах полосы бумаги, которая разрывается от собственного веса.

Особое значение для денежной бумаги имеют водяные знаки, которые являются важной защитой от подделки. Кроме того, водяной знак, особенно локальный в виде портрета или другого рисунка, повышает художественный уровень денег.

Знак должен хорошо просматриваться на просвет и быть идентичным на протяжении всего тиража. Наиболее ценными и трудными для подделки являются многотоновые водяные знаки и прежде всего портреты. Водяные знаки в ряде случаев являются настоящими произведениями изобразительного искусства. Примером таких художественных знаков являются портреты на денежных билетах Петра I, Екатерины II, Ленина.

Для защиты от подделки в денежную бумагу иногда добавляют тонкие цветные волокна, вводят металлизированную нить и другие специальные материалы. Применяются волокна, видимые только в определенном спектре лучей.

V. Закрепление изученного материала

Предлагается цифровой диктант с выбором верных утверждений

I вариант - выбрать правильные учреждения для крахмала

II вариант - выбрать правильные учреждения для целлюлозы

Вопросы:

1. Природные полимеры.

2. Относятся к моносахаридам.

3. Относятся к полисахаридам.

4. В состав макромолекулы входят остатки - глюкозы.

5. В состав макромолекулы входят остатки - глюкозы.

6. Неоднородный продукт, состоящий из двух типов полимерных веществ: амилазы и амилопектина.

7. Набухает в воде и образует коллоидный раствор – гель.

8. Линейный полимер.

9. Полимер линейного и развелённого строения.

10. Содержится в печени человека.

11. При определённых условиях легко гидролизуется.

12. Гидролизуется с трудом.

13. Твёрдое белое вещество, имеющее волокнистую структуру.

14. Служит необходимым для нормального питания балластным веществом.

15. Общая формула (C₆Н₁₀О₅) _п

16. Невосстанавливающий углевод.

17. Образует сложные эфиры с органическими и неорганическими кислотами.

18. Образует с иодом комплексное соединение интенсивно-синего цвета

20. Используют для производства искусственных волокон.

21. Является одним из продуктов фотосинтеза.

22. Основная часть клеточных стенок растений.

23. Продуктом кислотного гидролиза является глюкоза.

Правильные ответы

I вариант: 1 3 4 6 7 9 10 11 15 16 18 21 23

II вариант: 1 3 5 8 12 13 14 15 16 17 20 22 23

VI. Домашнее задание:

1) прочитать §34

2) на выбор:

а) подготовить сообщения на тему «Полисахариды в живых организмах», «История бумаги», «Целлюлозно – бумажное производство», «Волокна из целлюлозы»

б) составить и решить расчетную задачу по теме урока

в) составит цепочку превращений веществ с включением целлюлозы

VII. Подведение итогов урока.

В заключение, несколько интересных фактов (Слайд 27).

Предлагаю заполнить колонку 3 в таблице

Предлагаю оценить степень удовлетворения от результатов урока, сопоставляя содержимое граф 2 и 3.