Урок - практическая работа «Определение химических элементов и органических молекул в биологических объектах»


Интеграция уроков биологии и химии в профильном классе
Урок - практическая работа
«Определение химических элементов и
органических молекул в биологических объектах».
подготовили
учитель биологии
Т.О.Свиридова
МБОУ «Средняя общеобразовательная
школа № 84», Кемерово
учитель химии
О.В.Полевьянова
МБОУ «Средняя общеобразовательная
школа № 84», Кемерово
учитель биологии и химии
Н.Ю.Штуро
МБОУ «Вечерняя (сменная)
общеобразовательная школа №13
при исправительной колонии № 40»,
Кемерово
г. Кемерово
2016
Интеграция уроков биологии и химии в профильном классе
Современное общество предъявляет новые требования к системе
образования, которые направлены на формирование высокообразованной
интеллектуально развитой личности.
В условиях современной школы происходит смена образовательной цели.
Перед учителем стоит задача не передать сумму знаний, а создать условия для
максимального развития индивидуальности учащегося, его способностей,
склонностей, интересов. Следовательно, меняются требования не только к
выпускнику, но и к учителю, который превращается в организатора деятельности
ученика. Его главной задачей становится мотивировать учеников на проявление
инициативы и самостоятельности в открытии новых знаний, поиске способов их
применения при решении различных проблемных задач.
Перед учителем стоит вопрос, какие технологии использовать в своей
практической деятельности для реализации задач, выдвинутых ФГОС. Как
сформировать у учащихся цельное представление о явлениях природы и
взаимосвязи между ними, объединить знания по разным предметам в целостную
картину мира. В ходе изучения химии и биологии можно использовать разные
инновационные технологии, но все они будут направленны на достижение
главной цели интегрировать процесс обучения. Только через интеграцию можно
решить проблему разрозненности знаний по предметам, показать целостность,
взаимосвязь и взаимозависимость наук. Именно на таких уроках учащиеся имеют
возможность получения глубоких и разносторонних знаний, используя
информацию из различных предметов, совершенно по-новому осмысливая
события, явления.
Актуальность интегрированных уроков напрямую связана с предъявляемыми
к выпускнику требованиями. Интегрированные уроки побуждают учащихся
анализировать, сопоставлять, сравнивать, искать связи между предметами и
явлениями. Благодаря всему этому достигается целостное восприятие
действительности, как необходимая предпосылка естественнонаучного
мировоззрения.
Интегрированным уроком называют любой урок, объединяющий в себе
обучение по нескольким дисциплинам при изучении одного понятия, темы или
явления. В основе интегрированных уроков должна быть близость содержания
ведущих тем разных предметов и их логическая взаимосвязь.
Наиболее органичной представляется межпредметная интеграция, как
например интеграция биологии и химии. Одна из фундаментальных задач химии и
биологии это формирование целостной картины мира. Проблема современных
школьников в том, что они воспринимают объекты отдельно с биологической,
отдельно с химической точки зрения. Не умеют переносить знания одного
предмета в другой. Одним из решений этой проблемы является применение
интегрированных уроков химии и биологии. В данной работе представлен
интегрированный урок в 10 классе (химико-биологический профиль). Урок -
практическая работа «Определение химических элементов и органических
молекул в биологических объектах». Работа рассчитана на два часа.
В современных программах химии и биологии в первых темах совпадают
вопросы, связанные с качественным анализом органических веществ. Однако в
программе по биологии есть вопросы, связанные с идентификацией
биополимеров. Поэтому в данной практической работе расширена
исследовательская деятельность и кроме определения углерода, водорода и хлора
учащиеся определяют содержание азота и серы в белках (причем при определении
азота применяется более безопасный метод, чем описанный в литературе метод
сплавления с металлическим натрием). Эксперименты занимают мало времени,
что позволяет учащимся в течение двух часов выполнить не только практическую
часть, но и обосновать её теоретически.
Практическая работа
«Определение химических элементов и органических молекул в
биологических объектах».
Цель: 1. Доказать, что органические вещества содержат углерод, водород,
хлор, серу.
2. Показать наличие белков, углеводов и витаминов в различных
биологических объектах.
Оборудование: пробирка с газоотводной трубкой, спиртовка, пробирки,
держатель, медная проволока, капельница, пипетки
Реактивы: органическое вещество (парафин, глюкоза, крахмал), известковая вода,
оксид меди (II), сульфат меди (II)(безв), сульфат меди (II)(р-р), хлорид цинка -р),
четыреххлористый углерод, гидроксид натрия (конц.), гидроксид натрия -р),
ацетат свинца(II), лакмусовая бумага, белок -р), крахмал (крахмальный
клейстер), йод (р-р йода в йодиде калия ( раствор Люголя)), сок фруктов или
овощей (картофеля или капусты), метиленовый синей -р), карбонат натрия -р),
раствор для инъекций витамина В6, хлорид железа (III) -р).
Ход работы
I Качественное определение углерода, водорода в органических соединениях
В сухую пробирку насыпают черный порошок оксида меди (II) (слой высотой
около 5 мм). Добавляют столько же глюкозы (крахмала, парафина) и
перемешивают. В верхнюю часть пробирки насыпают сульфат меди (безводный).
Пробирку закрывают пробкой с газоотводной трубкой. При этом конец
газоотводной трубки опускают в раствор известковой воды. Пробирку аккуратно
нагревают. Через некоторое время из газоотводной трубки выходят пузырьки газа
и как только известковая вода помутнеет, конец газоотводной трубки вынимают
из пробирки с известковой водой и продолжают нагревание до тех пор, пока не
увидят изменение в нагреваемой пробирке. Черный порошок оксида меди
превратится в красно-розовый порошок меди, а белый порошок сульфата меди
станет голубым, в следствии образования кристаллогидрата CuSO
4
* 5 H
2
O
Задание: составить уравнения реакций. Сделать вывод о процессах,
происходящих при окислении органических веществ оксидом меди.
(Химизм процесса:
C
6
H
12
O
6
+ 12CuO = 6 CO
2
+ 6H
2
O + 12 Cu
Ca(OH)
2
+ CO
2
= CaCO
3
+ H
2
O
CuSO
4
+ 5 H
2
O = CuSO
4
* 5 H
2
O)
Выводы. Метод определения основан на том, что при прокаливании органического
вещества в смеси с окислителем ( CuO) происходит окисление углерода
органического вещества в углекислый газ, а водорода в воду. Оксид меди при этом
восстанавливается до металлической меди. Углекислый газ определяют с
помощью известковой воды. Воду можно определить по образованию синих
кристаллов медного купороса.
II Определение хлора.
Медную проволоку длиной 10 см в виде спирали прокаливают в пламени
спиртовки до исчезновения постоянной окраски пламени (признак отсутствия
загрязнения медной спирали). Остывшую спираль, покрытую черным налетом
оксида меди, опускают в пробирку с 1-2 мл раствора хлорида цинка, и вносят в
пламя спиртовки. Немедленно появляется изумрудно - зеленый цвет пламени.
Затем проверяют испытуемый образец на присутствие хлора.
Вывод: При прокаливании кислород оксида меди окисляет углерод и водород
органического вещества до углекислого газа и воды, медь образует с галогеном
летучее соединение, которое окрашивает пламя горелки. Появление зеленого
окрашивания указывает на присутствие галогена.
Химизм процесса:
2 CHCl
3
+ 5 CuO = CuCl
2
+ 4 CuCl + 2 CO
2
+ H
2
O
III. Обнаружение серы
В первую пробирку с белком прилейте 5 мл концентрированного раствора
гидроксида натрия. Содержимое пробирки осторожно нагрейте в течение 2-3 мин.
В другую пробирку налейте раствор ацетата свинца и гидроксид натрия до
растворения образовавшегося гидроксида свинца и получения
тетрагидроксоплюмбата натрия. Соедините содержимое двух пробирок. Раствор
окрашивается в темно-коричневый цвет (или выпадает осадок темно-коричневого
цвета).
Вывод: При нагревании органическое вещество разлагается под действием
концентрированного раствора до образования сероводорода. Такую реакцию
дают белки, содержащие цистин, цистеин, метионин.
Задание: составить уравнения реакций протекающих процессов.
Химизм процесса:
(CH
3
COO)
2
Pb + 2NaOH = Pb(OH)
2
+ 2CH
3
COO Na
2 NaOH + Pb(OH)
2
= Na
2
Pb(OH)
4
Na
2
Pb(OH)
4
+ 2H
2
S = PbS + 2H
2
O + Na
2
S
IV. Обнаружение азота
В пробирку налить 1 мл неразбавленного белка и добавить двойной объем
концентрированной щелочи. Смесь кипятить 2-3 минуты. При внесении в
пробирку лакмусовую бумажка синеет.
Вывод: При гидролизе белка под действием раствора щелочи, выделяется
нашатырный спирт, поэтому лакмусовая бумага синеет.
Химизм процесса:
Белок + NaOH = NH4OH + натриевая соль аминокислот.
1. Биуретовая реакция (на обнаружение пептидной связи).
В щелочной среде атомы азота, входящие в состав пептидной группы, образуют
окрашенные комплексные соединения с ионами меди.
В пробирку поместите 5 капель раствора куриного белка, 3 капли раствора
гидроксида натрия и 1 каплю раствора сульфата меди(II) и перемешайте.
Содержимое пробирки приобретает сине-фиолетовую окраску.
2. Йодкрахмальная реакция (на обнаружение линейных полисахаридов)
В пробирку внесите 10 капель раствора крахмала и одну каплю раствора Люголя.
Наблюдается сине-фиолетовое окрашивание.
3. Обнаружение витамина С (аскорбиновой кислоты).
Аскорбиновую кислоту обнаруживают по исчезновению окрашивания окисленной
формы красителя мителенового синего, который она восстанавливает в
бесцветную форму.
В пробирку налейте 1 мл свежевыжитого сока, добавьте 2 капли метиленового
синего и 2 капли карбоната натрия. Пробирку слегка подогрейте. Синяя окраска
исчезает.
4. Феррихлоридная проба на витамин В6.
Приготовьте 1% раствор витамина В6 в воде. В пробирку налейте 1 мл раствора
витамина, добавьте одну каплю раствора хлорида железа (III), перемешайте.
Раствор окрашивается в красный цвет из-за образования комплексной соли.
Литература
1. Дороничева Р. М., Иващенко Г. А. Интегрированный урок как средство
формирования межпредметных компетенций [Текст]/ Р.М.Дороничева,
Г.А.Иващенко// Инновационные педагогические технологии: материалы V
международной научной конференции.- Казань: Бук.- 2016. С. 100-105.
2. Яковлева В. Л. Интеграция как фактор создания целостного представления
учащихся об окружающем мире (из опыта работы учителя)
[Текст]/В.Л.Яковлева// Молодой ученый. — 2011. №10. Т.2. — С. 186-
188.
3. Дымшиц Г.М., Саблина О.В., Высоцкая Л.В., Бородин П.М. Биология.
Общая биология: практикум для учащихся 10-11 кл. общеобразоват.
организаций: профил. уровень [Текст]/Г.М.Дымшиц, О.В.Саблина,
Л.В.Высоцкая, П.М.Бородин// изд-во «Просвещение». – 2-е изд. – М.:
Просвещение. – 2014.- С. 6-10