творческих заданий исследовательского характера по химии и методические рекомендации к ним

Примеры творческих заданий исследовательского характера и методические рекомендации к ним.
I. ученический химический эксперимент.
Пример 1.Учащимся дано задание. Определить пищевые углеводы в моркови, меде, молоке, пищевом сахаре, овсяных хлопьях, в зернах риса. Как осуществляется процесс исследования?
Методические рекомендации.
Для работы учащиеся делятся на 6 групп для исследования одного из пищевых продуктов. Оно не оценивается, проводится как на уроке химии в 10 классе естественнонаучного профиля после изучения темы «Углеводы», так и на факультативе. Учащиеся первоначально должны:
1. проанализировать условия экспериментальной задачи, поставить цель совместно с учителем. 2. Изучить информацию о составе продуктов.  3. Выдвинуть предположение о возможном содержании определенных углеводов в данном продукте. 4. Составить план исследования.  5. Осуществить план.  6. По результатам эксперимента сделать выводы о составе пищевых продуктов.
Учащиеся должны ответить на вопросы возникающие в ходе работы:
- Какие вещества могут содержаться в данном пищевом продукте? - Какие углеводы известны? - В чем отличие их состава? - Какие известны качественные реакции на три группы углеводов?
Учащиеся вместе с учителем составляют план исследования:
1. Растворить продукты в воде. 2. Отфильтровать. 3. Исследовать фильтр. Если находятся моносахариды, то открыть их с помощью реакции Феллинга и реакции Селиванова. 4. Если в составе продукта находятся ди- и полисахариды, то первоначально следует осуществить гидролиз углеводов, а затем определить с помощью реактива Феллинга и реактива Селиванова продукта гидролиза.
В ходе реализации плана учащиеся по результатам эксперимента делают следующие выводы:
- морковь содержит в своем составе глюкозу и фруктозу; - мед содержит в своем составе также моносахариды; - молоко содержит лактозу; - пищевой сахар содержит сахарозу, которая при гидролизе образует фруктозу и глюкозу; - картофель содержит крахмал; - овсяные хлопья и зерна риса содержат крахмал.[1].
Пример 2. Химические опыты с шоколадом.
Опыт 1. Обнаружение в шоколаде непредельных жиров.
Кусочек шоколада оборачивают фильтровальной бумагой и надавливают на него, чтобы на бумаге появились жировые пятна. Помещают на пятно каплю 0,5 н. раствора перманганата калия КМnО4. Образуется бурый оксид марганца(II) МnO2 вследствие протекания окислительно-восстановительной реакции:
H2C-O-C-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3

HC-O-C-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3

H2C-O-C-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3

H2C-O-C-(CH2)7-CH-CH-(CH2)7-CH3

HC-O-C-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3

H2C-O-C-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3

Опыт 2. Обнаружение в шоколаде углеводов.
Насыпают в пробирку тертый шоколад (примерно 1 см. по высоте) и приливают 2 мл дистиллированной воды. Встряхивают содержимое пробирки несколько раз и фильтруют. Добавляет к фильтрату 1 мл 2 М раствора едкого натра NaOH и 2-3 капли 10%-ного раствора сульфата меди(II) CuSО4. Встряхивают пробирку. Появляется ярко-синее окрашивание. Такую реакцию дает сахароза, представляющая собой многоатомный спирт.
Опыт 3. Фосфорсодержащие компоненты шоколада.
Измельчают 1 кубик шоколада и помещают в небольшую колбу, затем приливают 15 мл 96%-ного раствора этилового спирта. Взбалтывают смесь и нагревают ее в течение 15-20 мин, не доводя до кипения. Охлаждают смесь и фильтруют. Переносят полученный фильтрат в другую колбу, добавляют 5 мл 1 М раствора серной кислоты H2SO4 и кипятят в течение 15 мин. Охлаждают смесь и затем фильтруют. Получают розово-коричневый раствор. После охлаждения наливают 1 мл полученного раствора в пробирку и приливают 1 мл молибденового реактива (7,5 г молибдата аммония (NH4)Мо7О24 растворяют в 100 мл 32%-ного раствора азотной кислоты). Нагревают смесь на водяной бане. Образуется желтый мелкокристаллический осадок.
При кислотном гидролизе фосфопротеидов молока (если шоколад молочный) и фосфатида лецитина (эмульгатора шоколада) образуются фосфат-ионы, которые реагируют с молибдатом аммония:
H2C-O-C-R1
R2-C-O-CH
H2C-O-P-O-C2H-CH2- CH2-N-CH3 R1 -C-OH + CH2-CH-CH2 +

+ R2-C-OH + H3PO4 + HO-CH2-CH2-N-CH3 + HSO4-.
Опыт 4. Моделирование сахарного поседения шоколада.
Опрыскивают несколько кубиков шоколада водой, заворачивают в фольгу и помещают на 1-2 недели в холодильник (не в морозильное отделение). В результате на поверхности шоколада появится налет. Это выступили кристаллики сахарозы. Смывают налет 3-5 мл дистиллированной воды, добавляют к смыву 1 мл раствора щелочи и 1-2 капли раствора сульфата меди(II) CuS04. Появляется характерное ярко-синее окрашивание.
Опыт 5. Ксантопротеиновая реакция.
Насыпают в пробирку тертый шоколад (примерно 1 см по высоте) и приливают 2-3 мл дистиллированной воды. Встряхивают содержимое пробирки несколько раз и фильтруют. Приливают к 1 мл фильтрата, соблюдая осторожность, 0,5 мл концентрированной азотной кислоты HNО3. Нагревают полученную смесь. Наблюдают желтое окрашивание, переходящее в оранжево-желтое при добавлении 25%-ного раствора аммиака. Такую реакцию дают остатки ароматических аминокислот, входящие в состав белков шоколада.
Опыт 6. Обнаружение кофеина и выделение масла какао.
Помещают на часовое стекло (или в фарфоровую чашку) смесь черного шоколада и оксида магния в соотношении 2,5:1 (по массе). Накрывают его стеклянной пластиной и ставят на электроплите (используют огнезащитную прокладку). Нагревают содержимое, не допуская обугливания. Происходит возгонка кофеина (tвозг < tпл; tпл=235-237 °С). Он кристаллизуется по краям стеклянной пластинки, а в центре ее конденсируется желто-коричневое масло. Кристаллы кофеина можно наблюдают под микроскопом.
Снимают масло со стекла ватой, помещают ее в другую пробирку, и приливают 2 мл хлороформа. Получают желтый раствор. Аккуратно, чтобы не попала вата, переливают его в другую пробирку и добавляют 2-3 капли 0,5 н. раствора перманганата калия. Происходит восстановление КМnО4 содержащимися в масле непредельными жирами до бурого МnО2, выпадающего в осадок (см. опыт 1) [13].
Методические рекомендации. Перед проведением данной работы следует совместить два урока химии. Задание рекомендуется проводить после изучения курса органической химии. Выполняется парами. Оценивается на «хорошо» или «отлично».
Пример 3. Химические опыты с сигаретами.
Опыт 1. Получение растворов веществ, содержащихся в дыме и фильтре сигарет.
Получение сигаретного дыма и его растворение. Опыт проводят под тягой или в хорошо проветриваемом помещении! «Закуривают» сигарету. Для этого укрепляют ее в лапке штатива и надевают на нее резиновую грушу со стороны фильтра (см. рисунок). Груша будет имитировать легкие человека. Сжимают грушу, поджигают сигарету и создают грушей тягу осторожно ее разжимают. При этом табачный дым заполняет грушу. Берут небольшой стакан с 20-25 мл дистиллированной воды и выпускают из груши дым в воду. Если груша не будет доставать до дна стакана, можно надеть на грушу стеклянную трубочку. Некоторые компоненты дыма растворятся в воде. Забор сигаретного дыма повторяют несколько раз. Сигаретный дым можно также выпускать в колбу с водой, после чего закрывают пробкой и встряхивают для растворения веществ.
Извлечение веществ из сигаретного фильтра. Отрывают фильтр от сигареты после «курения», разворачивают его и помещают в небольшую колбу с 10-20 мл дистиллированной воды. Колбу закрывают пробкой и встряхивают несколько раз.
Полученные растворы оставляют для последующих опытов.
Определение реакции среды полученных растворов. Далее исследуют реакцию среды полученных растворов, для чего вносят в них универсальную индикаторную бумагу. Она должна показать кислую реакцию среды. Кислоты образуются при взаимодействии воды с СО2, SО2 и NО2, выделяющимися при тлении табака.
Опыт 2. Обнаружение фенолов и восстановителей в табачном дыме и фильтре сигарет.
Реакция с FeCl3. В две пробирки наливают по 1 мл растворов, приготовленных в опыте 1, и добавляют 2-3 капли 5%-ного раствора FeCl3. Жидкость окрашивается в коричнево-зеленый цвет из-за образования смеси комплексных соединений фенолов разного строения, например:

Каждый фенол дает с FeCl3 свою окраску, например фенол фиолетовую, пирокатехин зеленую, а гидрохинон зеленую, переходящую в желтую:
Реакция с КМnО4. В табачном дыме содержатся восстановители, обладающие высокой токсичностью и раздражающим действием, например бензальдегид, формальдегид, акролеин. Их обнаруживают следующим образом. В две пробирки наливают по 1 мл раствора табачного дыма и раствора, полученного при вымачивании сигаретного фильтра. Добавляют в пробирки несколько капель 5%-ного раствора КМnO4. Наблюдают обесцвечивание раствора и выпадение бурого осадка MnO2 из-за восстановления КМnO4 веществами, содержащимися в табачном дыме:
МnO2 + 2Н2O + 3e = Mn02 + 40Н-.
Делают вывод о содержании вредных веществ, оставшихся на фильтре после курения, в табачном дыме, прошедшем через фильтр, по интенсивности окраски комплексов железа (III) и по массе осадка Мn02. Отмечают роль сигаретного фильтра в улавливании вредных веществ.
Опыт 3. Обнаружение непредельных соединений.
В две пробирки наливают по 1 мл растворов веществ, содержащихся в дыме и фильтре сигарет, и добавляют по 1-2 капли бромной или йодной воды (несколько капель аптечной настойки йода растворяют в 10 мл воды). Наблюдают обесцвечивание растворов.
Опыт 4. Обнаружение алкалоидов в табачном дыме.
В пробирку наливают 1 мл раствора табачного дыма и добавляют несколько капель раствора К[ВiI4]. Выпадает ярко-оранжевый осадок. Сравнивают массы осадков, выпавших из раствора табачного дыма и раствора, полученного при вымачивании сигаретных фильтров. Составляют таблицу условного содержания алкалоидов в сигаретном дыме, фильтре и табаке.
Предлагают учащимся провести опыты с дымом сигарет, у которых удален фильтр, или с готовыми сигаретами без фильтра.
Делают вывод о содержании вредных веществ в табачном дыме сигарет с фильтром и без него.
Методические рекомендации. Опыты могут быть проведены в 9, 10 или 11 классах на уроке посвященном данной теме. В первом опыте учащимся предлагают составить уравнения реакций взаимодействия указанных кислотных оксидов с водой. Выполняются парами. Не оцениваются. Проводятся для того чтобы доказать учащимся о вреде табакокурения [12].
Пример 4. Экспериментальное исследование «Анализ чипсов».
Опыт 1.Обнаружение маслосодержащих веществ
Выберите самый большой чипс, заверните его в фильтровальную бумагу и осторожно раздавите. Удалите кусочки чипса с фильтровальной бумаги (в отдельный стакан для следующего опыта).
Посмотрите загрязнённую бумагу на просвет. Сделайте вывод о количестве масла по размеру пропускающего свет пятна.
Опыт 2. Обнаружение крахмала.
Капните раствором йода на большой чипс. Отметьте, какая часть чипса стала чёрно-синей.
Добавьте воду в стакан (до половины) с кусочками чипса, нагрейте стакан на спиртовке (будьте внимательны, используйте огнезащитную прокладку).
Охладите раствор и отделите воду от чипсов. Добавьте к фильтрату несколько капель йода. Сравните результаты своих действий.
Опыт 3. Анализ чипсов на содержание хлорида натрия.
Раскрошите большой чипс, взвесьте его и положите крошки в пробирку.
Налейте туда же воду на 1/3 объема пробирки. Нагревайте пробирку в течение 1 мин (вспомните правила пользования спиртовкой и нагревания).
Охладите раствор и отделите воду от чипсов. Используйте фильтрат далее. В фарфоровую чашку налейте 1 мл (одну часть) фильтрата и выпарьте его. Погрузите проволочку в остаток, затем внесите её в несветящееся пламя горелки. К 1 мл фильтрата добавьте 3-5 капель раствора нитрата серебра и разбавленной азотной кислоты. Отметьте, образуется ли осадок. Рассмотрите внешний вид осадка, используя чёрный экран. Сравните содержание соли в солёных и несолёных чипсах.
Опыт 4. Исследование механической прочности чипса.
Выберите самый большой чипс. Иголкой проколите две дырочки в противоположных краях чипса. Пропустите в дырочки хлопчатобумажные нити. За одну нить подвесьте чипс, а на другую вешайте по очереди все большие грузики, пока чипс не разорвётся.
Опыт 5. Калорийность.
Отмерьте мерным цилиндром 5 мл воды и вылейте её в широкую пробирку. Измерьте температуру воды.
Зажмите пробирку с водой в штативе под углом. Взвесьте большой чипс. Держа чипс щипцами, подожгите его и держите под пробиркой с водой. Если чипс потухнет, зажгите его снова. Измерьте температуру воды. Вычислите калорийность 25-граммового пакета чипсов по вашим результатам.
При расчёте калорийности чипсов необходимо учесть, что, для того чтобы температура 10 г воды изменилась на 1 °С, необходимо 42 Дж теплоты.
Методические рекомендации. Урок рекомендуется проводить при изучении курса органической химии. Выполняется группами. Оценивается на «хорошо» или «отлично». Отчёт по проделанной работе оформляется в виде таблицы. В ней указывается последовательность действий, отмечаются наблюдения [8].
Отчет об экспериментальном исследовании.
№
Последовательность действий
Наблюдения
Расчёты, выводы

1


Обнаружение маслосодержащих веществ






2


Обнаружение крахмала






3


Анализ чипсов на содержание хлорида натрия






4


Исследование механической прочности чипса






5


Калорийность


1....
Вычислите теплоту, образующуюся
при горении чипса.
Рассчитайте теплоту, образующуюся
при сжигании 25-граммового пакета чипсов

Масса чипса
Масса воды
Температуре воды:
до сжигания чипса
после сжигания
изменение температуры воды


Пример 5. Качественные реакции на ионы железа.
Цель работы - изучить качественные реакции на ионы Fe2+ и Fe3+.
Реактивы и оборудование: сульфат железа(II) FeS04 (свежеприготовленный), хлорид железа(III) FeCl3, гидроксид натрия NaOH, гексацианоферрат(II) калия K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль), гексацианоферрат (III) калия K3[Fe(CN)6] (красная кровяная соль), роданид калия KCNS; восемь пробирок, штатив для пробирок, цветные карандаши (фломастеры).
Методические рекомендации.
Практическая работа проводится в 9 классе после изучения темы «Железо». Опыты можно провести как на уроке, так и на факультативе. Работа оценивается: зачет или незачет. Для закрепления знаний у учащихся о качественных реакциях железа учитель проводит практическую работу в нетрадиционной форме, рассказывая историю, итог которой заключается в практическом подтверждении слов учителя.
Ход работы.
Жил-был художник один. Домик имел и огромное количество лучших в мире красок. Но вот однажды закончились у него самые ходовые краски. Остались только пустые ведерки.
Очень расстроился художник. Как же теперь без красок? Но не беда! Вы, ребята, можете помочь художнику и сами получить краски. Для этого вам необходимо проделать некоторые опыты.
Исследуйте, как изменится цвет некоторых растворов при смешивании их друг с другом. Для этого добавьте к растворам солей Fe2+ и Fe3+ растворы щелочей, желтой кровяной соли, роданида калия (табл. 1).
С помощью цветных карандашей раскрасьте в таблице ведерки в соответствующий цвет. Да, обратите внимание, как изменяется на воздухе цвет осадка, образовавшегося при сливании растворов, содержащих ионы
·Fe2+ и ОН-.


Таблица 1.
Анионы/катионы
OH-
[Fe(CN)6]4-
[Fe(CN)6]3-
CNS-

Fe2+





Fe3+





Итак, вы наполнили ведерки красками? Молодцы!
А теперь составьте для художника «рецепты» красок. Для этого заполните табл. 2.
Таблица 2.
Сокращенное ионное уравнение
Полное ионное уравнение
Молекулярное уравнение

Fe2+ + 20Н- = Fe(OH)2



3Fe2+ + 2K3[Fe(CN)6]2 = Fe3[Fe(CN)6]2





4FeCl3+3K4[Fe(CN)6]=Fe4[Fe(CN)6]3+12KCl

В заключение подскажите, ребята, художнику, как правильно раскрасить рисунок, который он начал рисовать.
Для этого вам не понадобятся краски. Напишите на фрагментах рисунка формулы катионов Fe2+ или Fe3+ и соответствующих анионов, при соединении которых получается необходимые цвета.


[7].
II. Задания мыслительного эксперимента.
Пример 1. а) Во время ремонта вы очень спешили и были вынуждены приступить к малярным работам, не дождавшись полного «схватывания» штукатурки. Какую краску – масляную, нитроэмаль или водоэмульсионную – вы выберете в этом случае? Какие химические процессы могут протекать при взаимодействии этих отделочных б) Как лучше с точки зрения гигиены отделать потолок и стены кухни: побелить мелом, известью, окрасить масляной краской, водоэмульсионной краской, эмалью, оклеить клеенкой или моющимися обоями?
в) Для приготовления штукатурного раствора рекомендуют использовать только свежегашеную известь. Почему это важно? [2].
Методические рекомендации.
Для выполнения данного задания школьникам необходимо раздать листы с дополнительной информацией. Урок можно проводить в 11 и частично в 9 классе. Задания выполняются группами. Оцениваются умения рассуждать, анализировать, делать выводы.
Дополнительная информация для выполнения заданий.
Все масляные краски – смеси пигментов, например оксида титана (IV) с олифами. Олифы – пленкообразующие вещества, которые хорошо смачивают металл, дерево, ткани и в тонком слое высыхают при комнатной температуре не более чем через 24часа, образуя эластичные пленки нерастворимые в воде и органических растворителях. Олифы получают частичной полимеризацией растительных масел, чаще всего льняного или конопляного. Эти масла представляют собой триглицериды непредельных карбоновых кислот типа линоленовой.
После частичной полимеризации определенный процент двойных связей в их молекулах сохраняется, за счет дальнейшей полимеризации с участием этих связей и происходит высыхание олиф. Чтобы ускорить этот процесс, который должен протекать при комнатной температуре, в олифы добавляют сиккативы – соли свинца, марганца, кобальта. Следует также помнить, что все растительные масла являются сложными смесями веществ и могут содержать на ряду с триглицеридами и некоторое количество свободных жирных кислот, например линолевой.
Эмали, или лаковые краски, - растворы пленкообразующих веществ в органических растворителях (одно из знакомых вам пленкообразующих веществ - динитроцеллюлоза): HO-(C6H7O2)-(O-NO2)2
Водоэмульсионные краски – смесь пигментов ( оксидов титана и цинка) с водной эмульсией полимера, например поливинилового спирта (- CH2-CH(OH)- )n или поливинилацетата [10].
Пример 2. Немецкий химик Христиан Шенбейн нечаянно пролил на пол смесь серной и азотной кислот. Он машинально вытер пол хлопчатобумажным фартуком своей жены. “Кислота может поджечь фартук”, - подумал Шенбейн, прополоскал фартук в воде и повесил сушить над печкой. Фартук подсох, но затем раздался негромкий взрыв и фартук исчез. Почему произошел взрыв? [8].
Пример 3. а) Профессиональные спортсмены обычно имеют при себе препараты для неотложной помощи при небольших травмах (например, растяжении связок голеностопного сустава). В качестве таких препаратов часто используют хлорэтил С2Н5Сl в ампулах или комплект из двух герметичных пакетов: в одном находится сухой NH4N03, в другом вода. С точки зрения физиологии оба препарата действуют одинаково: вызывают быстрое охлаждение поврежденного сустава, это снимает боль и отечность. Однако с точки зрения химии их действие принципиально различается. Попробуйте объяснить, в чем заключается различие.
Подсказка. Температура кипения хлорэтила 1216 °С.
Б) Многим известен способ лечения насморка или радикулита с помощью поваренной соли. Ее нагревают на сковороде или в духовке, насыпают в мешочек из плотной ткани, а мешочек прикладывают к больному месту на несколько часов. Какие свойства поваренной соли использованы в этом рецепте? Кстати, вместо соли можно использовать и чистый песок, который, как известно, состоит преимущественно из Si02.
В) В рекламе лечебно-косметического крема «Ксения» рассказывается о свойстве крема восстанавливать солевой баланс в мышечных и костных тканях. В числе прочих в тексте есть и такая фраза: «Тем временем «Ксения» перемывает вам косточки, выясняя свои отношения с кальцием, то есть известкой, и делает из вас ягодку в полном смысле слова. Если вы пользуетесь «Ксенией», вам не грозит отложение солей кальция в аорте, сердце и почках. Вы избежите остеохондроза, кальциноза мягких тканей, остеопороза...» Что в этом тексте может вызвать возражение с точки зрения химии? [10].
Методические рекомендации. Урок можно провести как в 9, так и в 11 классах. при изучении темы «Соли».Учащиеся должны разделиться на 3 группы. Оценивается на «хорошо» или «отлично».
Пример 4. а) Препараты для борьбы с грибными болезнями растений называют фунгицидами (от лат. fungus гриб и caedo убиваю). Один из самых распространенных фунгицидных препаратов бордоская жидкость, которую готовят смешиванием водного раствора медного купороса и суспензии свежегашеной извести. В результате образуется водная суспензия, содержащая Cu(OH)2, CuS04, CaS04 в молярном соотношении 3:1:1, а также основный сульфат меди (II). Для образования стойкой суспензии весовое соотношение CuS04*5H2О:Ca(OH)2 должно составлять 1:0,75. Но если известь не свежегашеная, ее следует брать в избытке. Почему?
Б) При обработке деревьев бордоской жидкостью норма расхода 1020 кг/га медного купороса, а при обработке суспензией хлорокиси меди (II), формула которой ЗСu(ОН)2СuСl2Н2O, 3,6 7,2 кг/га всего препарата. Какой из двух препаратов предпочтительнее с точки зрения экологии?
В) Бордоская жидкость водная суспензия, примерный состав которой: 3Cu(OH)2:CuS04:CaS04.
Хорошая бордоская жидкость должна иметь нейтральную или слабощелочную реакцию, так как кислотные растворы повреждают листья, а сильнощелочные плохо удерживаются на поверхности. На практике, чтобы проверить кислотность приготовленного состава, в него опускают гвоздь. Если реакция раствора кислотная, на поверхности гвоздя появляется налет меди, тогда в препарат добавляют известкового молока. В результате, какой химической реакции образуется налет меди на гвозде и почему этого не происходит в щелочной среде? И можно ли обойтись без гвоздя? [10].
Методические рекомендации. Задания рекомендуется выполнять в 11, частично в 9 классе. Выполняются группами. Оценивается на «хорошо» или «отлично».
III. Задания, основанные на реализации межпредметных связей.
Пример 1. Определение йодного числа.
В коническую колбу помещают 5 капель растительного масла, растворяют их в 10 мл. CH3Cl и добавляют 0,1 н. спиртового раствора йода (точно!). закрывают колбу пробкой, тщательно перемешивают ее содержимое и оставляют в темном месте на 1,5 часа. Не вступивший в реакцию йод титруют 0,1 н. раствором тиосульфата натрия сначала до слабо-желтой окраски, а затем в присутствии 1%-ого раствора крахмала до обесцвечивания исходного раствора.
Расчеты.
1 мл. 0,1 н. раствора тиосульфата натрия эквивалентен 1мл. 0,1н. спиртового раствора йода (0,0127 г. I2).
Зная объем раствора йода (а), помещенного в колбу, и объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия (b), пошедшего на титрование йода (обратное титрование), определяют объем 0,1 н. раствора йода (а-b), пошедшего на связывание жира. Умножая полученную разность на 0,0127 г/мл, получают массу йода, связанного навеской жира (с). Следовательно, йодное число вычисляют по формуле:
X= (a-b)*0.0127*100/c.
Методические рекомендации.
Эту работу можно использовать при изучении темы: «Жиры», «Углеводы», «Белки» в 9 классе. Так же можно провести на уроке биологии, так как в этом задании реализуется межпредметная связь. Работа выполняется парами. Не оценивается. Проводится на факультативе или в классах углубленного изучения химии. На основе расчетов делают вывод о числе остатков ненасыщенных кислот. [6].
Пример 2. опыты со слюной.
В 10 пробирок наливают по 1 мл воды и в первую из них добавляют 1 мл разведенной в 10 раз слюны. Перемешивают содержимое этой пробирки и переносят 1 мл смеси во вторую пробирку. Содержимое второй пробирки также перемешивают, переносят 1 мл смеси в третью пробирку и продолжают так делать до десятой пробирки. Из десятой пробирки выливают 1 мл смеси.
Во все пробирки добавляют по 1 мл воды и по 2 мл 0,1%-ного раствора крахмала, перемешивают содержимое, встряхивают пробирки и помещают их в термостат при 38 °С на 30 мин. После инкубации пробирки охлаждают холодной водой, добавляют в них по 1 капле 0,1%-ного раствора иода и перемешивают. Амилаза слюны катализирует реакцию:
(С6H12O5)n + nН2O декстрины С12H22O11/
При реакции с иодом жидкость в пробирках окрашивается в желтый (мальтоза), оранжевый (ахродекстрины), красный (эритро-декстрины), фиолетовый (амилодекстрины) и синий (крахмал) цвета. Полученные данные заносят в таблицу.
Отмечают последнюю пробирку с желтой окраской, в которой гидролиз крахмала прошел полностью, и делают расчет. Например, это будет пятая пробирка (в шестой пробирке уже появляется красно-бурый оттенок). В пятой пробирке содержится 1/320 мл неразведенной слюны. Можно составить пропорцию:
1/320 мл слюны расщепляет 2 мл 0,1%-ного раствора крахмала,
1 мл слюны расщепляет х мл 0,1%-ного раствора крахмала,
х = 2 1/1/320 = 640.
Следовательно, 1 мл неразведенной слюны расщепляет за 30 мин при 38 °С 640 мл 0,1%-ного раствора крахмала. В данном случае активность амилазы слюны записывается следующим образом:
А (38 0С/30 мин) = 640 единиц.
Методические рекомендации. Работа проводится после изучения углеводов и белков. В данной работе учащиеся интегрируют знания по химии и биологии. Выполняются парами. Не оцениваются. Отчет оформляется в виде таблицы.
№ пробирки
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Разведение слюны
1:20
1:40
1:80
1:160
1:320
1:640
1:1280
1:2650
1:5120
1:10240

Окраска раствора йода











[1].
Пример 3. Эксперимент при изучении белков.
1. Приготовление неразбавленного белка куриного яйца.
Отделяют белок трех куриных яиц от желтков. Считая, что средняя масса белка в одном яйце равна 33 г (желтка - 19 г), получают примерно 100 мл неразбавленного белка куриного яйца. Он содержит 88 % воды, 1 % углеводородов и 0,5 % минеральных веществ, остальное приходится на белок. Таким образом, получен неразбавленный белок куриного яйца, который представляет собой 10 %-ный раствор белка.
2. Приготовление разбавленного раствора яичного альбумина.
Отделяют белок одного куриного яйца от желтка, хорошо его взбивают и затем смешивают в колбе при встряхивании с 10-кратным объемом дистиллированной воды. Раствор фильтруют через двойной слой марли, смоченной водой. Фильтрат содержит раствор яичного альбумина, а яичный глобулин остается в осадке. Получают 0,5 %-ный раствор яичного альбумина.
3. Биуретовая реакция на пептидную связь.
Ход работы.
Помещают в пробирку 5 капель разбавленного раствора белка, добавляют 3 капли 10 %-ного раствора NaOH и 1 каплю 1 %-ного раствора CuS04. Все перемешивают.
Наблюдения: Появляется сине-фиолетовое окрашивание.
Уравнения: CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4.
Вывод: биуретовая реакция- качественная реакция на пептидную связь в белке. В ее основе лежит способность пептидной связи образовывать с CuSO4 в щелочной среде окрашенные комплексные соединения.
4. Нингидриновая реакция.
Ход работы.
Добавляют к 5 каплям разбавленного раствора яичного белка 5 капель 0,5 %-ного водного раствора нингидрина, нагревают до кипения.
Наблюдения: При нагревании до кипения появляется сине-фиолетовое окрашивание.
Вывод: при гидролизе белков образуется альфа-аминокислота, которая взаимодействует с нингидрином.
5. Ксантопротеиновая реакция.
Ход работы.
Добавляют к 5 каплям разбавленного раствора яичного белка 3 капли концентрированной HN03 и осторожно нагревают. После охлаждения (не взбалтывать!) добавляют 5-10 капель 10 %-ного раствора NaOH до появления окрашивания.
Наблюдения: После нагревания окраска раствора становится бледно-желтой, а после охлаждения и добавления раствора NaOH - желто-оранжевой.
Вывод: ксантопротеиновая реакция позволяет обнаруживать в белке аминокислоты, имеющие в своем составе бензольное кольцо (триптофан, фенилаланин, тирозин).
6. Реакция Адамкевича.
Ход работы.
Помещают в пробирку 5 капель неразбавленного белка и 2 мл ледяной СН3СООН. Слегка нагревают до растворения образовавшегося осадка. Охлаждают пробирку со смесью. Осторожно по стенке пробирки приливают 1 мл концентрированной H2S04 так, чтобы жидкости не смешались.
Наблюдения: При добавлении в пробирку уксусной кислоты образуется осадок, который при нагревании растворяется. При добавлении в пробирку концентрированной серной кислоты на границе двух жидкостей появляется красно-фиолетовое кольцо.
Вывод: реакция Адамкевича качественная на триптофан, так как последний в кислой среде взаимодействуем с глиоксиловой кислотой, присутствующей в СН3СООН в виде примеси.
7. Реакция с пикриновой кислотой.
Ход работы.
Добавляют к 10 каплям разбавленного раствора белка несколько кристаллов Na2C03 и 5 капель насыщенного водного раствора пикриновой кислоты, перемешивают и нагревают в пламени спиртовки до изменения желтой окраски раствора на красную.
Наблюдения: После добавления пикриновой кислоты раствор окрашивается в желтый цвет, а после нагревания окраска изменяется на красную.
Вывод: реакция с пикриновой кислотой позволяет обнаружить соединения, обладающие восстановительной способностью (основана на восстановлении пикриновой кислоты в пикраминовую за счет декитопиперазиновых группировок).
8.Реакция Фоля.
Ход работы.
Добавляют к 10 каплям неразбавленного белка 20 капель 30 %-ного раствора гидроксида натрия, несколько капель (CH3COO)2Pb и кипятят смесь (осторожно: жидкость выбрасывается!). выделяющийся аммиак обнаруживается влажной лакмусовой бумажкой.
Наблюдения: неразбавленный белок дает с гидроксидом натрия оранжевое окрашивание, при добавлении (CH3COO)2Pb и нагревании оно переходит в черное. Лакмус синеет. [5].
Вывод: реакцией Фоля обнаруживают в белке азот и серу, так как под действием щелочи белок гидролизуется с отщеплением аминогруппы (в виде аммиака) и при наличии цистеина и цистина-серы (в виде S2-).
Методические рекомендации. Работа проводится при изучении белков в 9 классе тема? . Выполняется группами. Не оценивается
гидрохинон



VђЗаголовок 1VђЗаголовок 215