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 (t_возг < t_пл; t_пл=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)- )_nили 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 12-16 °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 10-20 кг/га медного купороса, а при обработке суспензией хлорокиси меди (II), формула которой ЗСu(ОН)₂•СuСl₂•Н₂O, - 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:CaS0_4.

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 - С₁₂H₂₂O_11/

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 S^2-).

Методические рекомендации. Работа проводится при изучении белков в 9 классе тема? . Выполняется группами. Не оценивается