Каким общим свойством обладают органические вещества 5 класс

Что такое органические вещества?

В прошлом ученые разделяли все вещества в природе на условно неживые и живые, включая в число последних царство животных и растений. Вещества первой группы получили название минеральных. А те, что вошли во вторую, стали называть органическими веществами.

Что под этим подразумевается? Класс органических веществ наиболее обширный среди всех химических соединений, известных современным ученым. На вопрос, какие вещества органические, можно ответить так – это химические соединения, в состав которых входит углерод.

Обратите внимание, что не все углеродсодержащие соединения относятся к органическим. Например, корбиды и карбонаты, угольная кислота и цианиды, оксиды углерода не входят в их число.

Почему органических веществ так много?

Ответ на этот вопрос кроется в свойствах углерода. Этот элемент любопытен тем, что способен образовывать цепочки из своих атомов. И при этом углеродная связь очень стабильная.

Кроме того, в органических соединениях он проявляет высокую валентность (IV), т.е. способность образовывать химические связи с другими веществами. И не только одинарные, но также двойные и даже тройные (иначе – кратные). По мере возрастания кратности связи цепочка атомов становится короче, а стабильность связи повышается.

А еще углерод наделен способностью образовывать линейные, плоские и объемные структуры.

Именно поэтому органические вещества в природе так разнообразны. Вы легко проверите это сами: встаньте перед зеркалом и внимательно посмотрите на свое отражение. Каждый из нас – ходячее пособие по органической химии. Вдумайтесь: не меньше 30% массы каждой вашей клетки – это органические соединения. Белки, которые построили ваше тело. Углеводы, которые служат «топливом» и источником энергии. Жиры, которые хранят запасы энергии. Гормоны, которые управляют работой органов и даже вашим поведением. Ферменты, запускающие химические реакции внутри вас. И даже «исходный код», цепочки ДНК – все это органические соединения на основе углерода.

Состав органических веществ

Как мы уже говорили в самом начале, основной строительный материал для органических веществ – это углерод. И практические любые элементы, соединяясь с углеродом, могут образовывать органические соединения.

В природе чаще всего в составе органических веществ присутствуют водород, кислород, азот, сера и фосфор.

Строение органических веществ

Многообразие органических веществ на планете и разнообразие их строения можно объяснить характерными особенностями атомов углерода.

Вы помните, что атомы углерода способны образовывать очень прочные связи друг с другом, соединяясь в цепочки. В результате получаются устойчивые молекулы. То, как именно атомы углерода соединяются в цепь (располагаются зигзагом), является одной из ключевых особенностей ее строения. Углерод может объединяться как в открытые цепи, так и в замкнутые (циклические) цепочки.

Важно и то, что строение химических веществ прямо влияет на их химические свойства. Значительную роль играет и то, как атомы и группы атомов в молекуле влияют друг на друга.

Благодаря особенностям строения, счет однотипным соединениям углерода идет на десятки и сотни. Для примера можно рассмотреть водородные соединения углерода: метан, этан, пропан, бутан и т.п.

Например, метан – СН4. Такое соединение водорода с углеродом в нормальных условиях пребывает в газообразном агрегатном состоянии. Когда же в составе появляется кислород, образуется жидкость – метиловый спирт СН3ОН.

Не только вещества с разным качественным составом (как в примере выше) проявляют разные свойства, но и вещества одинакового качественного состава тоже на такое способны. Примером могут служить различная способность метана СН4 и этилена С2Н4 реагировать с бромом и хлором. Метан способен на такие реакции только при нагревании или под ультрафиолетом. А этилен реагирует даже без освещения и нагревания.

Рассмотрим и такой вариант: качественный состав химических соединений одинаков, количественный – отличается. Тогда и химические свойства соединений различны. Как в случае с ацетиленом С2Н2 и бензолом С6Н6.

Не последнюю роль в этом многообразии играют такие свойства органических веществ, «завязанные» на их строении, как изомерия и гомология.

Представьте, что у вас есть два на первый взгляд идентичных вещества – одинаковый состав и одна и та же молекулярная формула, чтобы описать их. Но строение этих веществ принципиально различно, откуда вытекает и различие химических и физических свойств. К примеру, молекулярной формулой С4Н10 можно записать два различных вещества: бутан и изобутан.

Речь идет об изомерах – соединениях, которые имеют одинаковый состав и молекулярную массу. Но атомы в их молекулах расположены в различном порядке (разветвленное и неразветвленное строение).

Что касается гомологии – это характеристика такой углеродной цепи, в которой каждый следующий член может быть получен прибавлением к предыдущему одной группы СН2. Каждый гомологический ряд можно выразить одной общей формулой. А зная формулу, несложно определить состав любого из членов ряда. Например, гомологи метана описываются формулой CnH2n+2.

По мере прибавления «гомологической разницы» СН2, усиливается связь между атомами вещества. Возьмем гомологический ряд метана: четыре первых его члена – газы (метан, этан, пропан, бутан), следующие шесть – жидкости (пентан, гексан, гептан, октан, нонан, декан), а дальше следуют вещества в твердом агрегатном состоянии (пентадекан, эйкозан и т.д.). И чем прочнее связь между атомами углерода, тем выше молекулярный вес, температуры кипения и плавления веществ.

Какие классы органических веществ существуют?

К органическим веществам биологического происхождения относятся:

• белки;
• углеводы;
• нуклеиновые кислоты;
• липиды.

Три первых пункта можно еще назвать биологическими полимерами.

Более подробная классификация органических химических веществ охватывает вещества не только биологического происхождения.

К углеводородам относятся:

• ациклические соединения:
  • предельные углеводороды (алканы);
  • непредельные углеводороды:
    • алкены;
    • алкины;
    • алкадиены.
• циклические соединения:
  • соединения карбоциклические:
    • алициклические;
    • ароматические.
  • соединения гетероциклические.

Есть также иные классы органических соединений, в составе которых углерод соединяется с другими веществами, кроме водорода:

• спирты и фенолы;
• альдегиды и кетоны;
• карбоновые кислоты;
• сложные эфиры;
• липиды;
• углеводы:
  • моносахариды;
  • олигосахариды;
  • полисахариды.
  • мукополисахариды.
• амины;
• аминокислоты;
• белки;
• нуклеиновые кислоты.

Формулы органических веществ по классам

Примеры органических веществ

Как вы помните, в человеческом организме различного рода органические вещества – основа основ. Это наши ткани и жидкости, гормоны и пигменты, ферменты  и АТФ, а также многое другое.

В телах людей и животных  приоритет за белками и жирами (половина сухой массы клетки животных это белки). У растений (примерно 80% сухой массы клетки) – за углеводами, в первую очередь сложными – полисахаридами. В том числе за целлюлозой (без которой не было бы бумаги), крахмалом.

Давайте поговорим про некоторые из них подробнее.

Например, про углеводы. Если бы можно было взять и измерить массы всех органических веществ на планете, именно углеводы победили бы в этом соревновании.

Они служат в организме источником энергии, являются строительными материалами для клеток, а также осуществляют запас веществ. Растениям для этой цели служит крахмал, животным – гликоген.

Кроме того, углеводы очень разнообразны. Например, простые углеводы. Самые распространенные в природе моносахариды – это пентозы (в том числе входящая в состав ДНК дезоксирибоза) и гексозы (хорошо знакомая вам глюкоза).

Как из кирпичиков, на большой стройке природы выстраиваются из тысяч и тысяч моносахаридов полисахариды. Без них, точнее, без целлюлозы, крахмала, не было бы растений. Да и животным без гликогена, лактозы и хитина пришлось бы трудно.

Посмотрим внимательно и на белки. Природа самый великий мастер мозаик и пазлов: всего из 20 аминокислот в человеческом организме образуется 5 миллионов типов белков. На белках тоже лежит немало жизненно важных функций. Например, строительство, регуляция процессов в организме, свертывание крови (для этого существуют отдельные белки), движение, транспорт некоторых веществ в организме, они также являются источником энергии, в виде ферментов выступают катализатором реакций, обеспечивают защиту. В деле защиты организма от негативных внешних воздействий важную роль играют антитела. И если в тонкой настройке организма происходит разлад, антитела вместо уничтожения внешних врагов могут выступать агрессорами к собственным органам и тканям организма.

Белки также делятся на простые (протеины) и сложные (протеиды). И обладают присущими только им свойствами: денатурацией (разрушением, которое вы не раз замечали, когда варили яйцо вкрутую) и ренатурацией (это свойство нашло широкое применение в изготовлении антибиотиков, пищевых концентратов и др.).

Не обойдем вниманием и липиды (жиры). В нашем организме они служат запасным источником энергии. В качестве растворителей помогают протеканию биохимических реакций. Участвуют в строительстве организма – например, в формировании клеточных мембран.

И еще пару слов о таких любопытных органических соединениях, как гормоны. Они участвуют в биохимических реакциях и обмене веществ. Такие маленькие, гормоны делают мужчин мужчинами (тестостерон) и женщин женщинами (эстроген). Заставляют нас радоваться или печалиться (не последнюю роль в перепадах настроения играют гормоны щитовидной железы, а эндорфин дарит ощущение счастья). И даже определяют, «совы» мы или «жаворонки». Готовы вы учиться допоздна или предпочитаете встать пораньше и сделать домашнюю работу перед школой, решает не только ваш распорядок дня, но и некоторые гормоны надпочечников.

Заключение

Мир органических веществ по-настоящему удивительный. Достаточно углубиться в его изучение лишь немного, чтобы у вас захватило дух от ощущения родства со всем живым на Земле. Две ноги, четыре или корни вместо ног – всех нас объединяет волшебство химической лаборатории матушки-природы. Оно заставляет атомы углерода объединяться в цепочки, вступать в реакции и создавать тысячи таких разнообразных химических соединений.

Теперь у вас есть краткий путеводитель по органической химии. Конечно, здесь представлена далеко не вся возможная информация. Какие-то моменты вам, быть может, придется уточнить самостоятельно. Но вы всегда можете использовать намеченный нами маршрут для своих самостоятельных изысканий.

Вы также можете использовать приведенное в статье определение органического вещества, классификацию и общие формулы органических соединений и общие сведения о них, чтобы подготовиться к урокам химии в школе.

Расскажите нам в комментариях, какой раздел химии (органическая или неорганическая) нравится вам больше и почему. Не забудьте «расшарить» статью в социальных сетях, чтобы ваши одноклассники тоже смогли ею воспользоваться.

Пожалуйста, сообщите, если обнаружите в статье какую-то неточность или ошибку. Все мы люди и все мы иногда ошибаемся.

© blog.tutoronline.ru,
при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Методическая разработка урока биологии для 5 класса в рамках ФГОС «Химический состав клетки»

Автор: Гераскина Юлия Сергеевна, учитель биологии ГБОУ школы №604, Пушкинского района г.Санк-Петербург

Данная разработка урока по теме «Химический состав клетки»  составлена для УМК предметной линии учебников «Линия жизни»  В. В. Пасечника и соответствует всем требованиям ФГОС второго поколения. Урок разработан для учащихся 5 класса.

Тема урока: Химический состав клетки.

Тип урока: исследование

Цель:  сформировать представление об органических веществах, выявить их роль.

Планируемые  результаты учебного занятия:

Предметные:  

– знать  химический состав клетки;

– рассмотреть роль органических веществ в клетке;

– уметь отличать  органические вещества от неорганических.

Метапредметные:

– регулятивные: – самостоятельно  определять цель учебной деятельности, искать пути решения проблемы и средства достижения цели;

– принимать участие в диалоге с учителем, интересоваться чужим мнением, уметь высказывать свое;

– коммуникативные: – обсуждать в рабочей группе  информацию;

– слушать товарища и обосновывать свое мнение;

– выражать свои мысли и идеи.

– познавательные: – работать  с учебником;

– находить отличия;

– работать с информационными текстами;

– объяснять значения новых слов;

– сравнивать и выделять признаки

Личностные:  

– понимать значение знаний, проявлять интерес к предмету

Формы работы: индивидуальная, групповая.

Методы: частично-поисковый.

Информационно-технологические ресурсы:  учебник, уксус, семена огурца и подсолнечника,  листья капусты, клубень картофеля, салфетки, кусочек теста, марля.

Основные термины и понятия: Химические вещества клетки: неорганические и органические. Минеральные соли.  Органические вещества. Белки. Углеводы. Жиры. 

Ход урока

I. Мотивация

Ребята, добрый день!

Сегодня нам предстоит изучить очень интересную тему из курса биологии. Какую? Вы мне позже скажете сами. Посмотрите на парты и подумайте, чем мы будем заниматься?

– Будем ставить опыты.

Верно. Посмотрите внимательно, что будетпроисходить.

1. Раствор марганцовки с уксусом → красное окрашивание; к полученному раствору добавляем соду →  зелёное окрашивание.
2. В раствор марганцовки добавить раствор перекиси водорода (р-р гидроперита)→ обесцвечивание раствора.

Что вы сейчас  увидели? Что произошло? (превращение)

Действительно, произошло превращение одного цвета в другой, а на самом деле произошло превращение одного вещества в другое. А знаете ли вы какая наука изучает вещества и их превращения? (химия) Какие Вы молодцы! Все знаете!

Вспомните, какие вещества мы с вами изучали на прошлом уроке? Приведите примеры. (неорганические, вода и минеральные соли)

Тема урока «Химический состав клетки».

2.Несколько человек работают по индивидуальным карточкам. Учащиеся самостоятельно проверяют ответы, анализируют их.

III. Актуализация нового материала.

 Ребята, ознакомьтесь с текстом своих учебников на стр.  56   и попробуйте самостоятельно  составить схему «Вещества клетки».

                                 вещества клетки

неорганические вещества                       органические вещества

вода       минеральные соли               белки         жиры     углеводы

Мы с вами говорили о том, что все живое на Земле имеет клеточное  строение, и что их клетки  имеют  сходное  строение.

Оказывается кроме сходства в строении,  для всех клеток характерен и сходный  химический  состав.

Вещества, из которых состоят клетки  разнообразны. Из  109,  имеющихся  в природе химических  элементов  в  составе клеток можно найти 80. Но большинство этих элементов встречается в  виде химических веществ.

Из  чего  состоят  химические  вещества? (Из атомов).

Все вещества клетки  можно  разделить  на органические  и  неорганические?

Неорганические  вещества – это  вода  и  минеральные  соли. Вы наверняка слышали, что человек на 80% состоит из  воды. В клетках растений также есть вода в среднем около 60%.

Демонстрационный опыт, доказывающий наличие воды в клетках.

1. Прокаливание семян

Положим  в  пробирку  сухие  семена огурца и прокалим  их  на огне. На  стенках  пробирки  мы  увидим  капельки  воды, которая выделилась при  нагревании из  клеток.

2. Взвещивание 

Я заранее  взяла  два  листа  капусты одинаковой  массы. Один  из  них  высушила.

Как  вы  думаете,  зачем? (Правильно, что бы испарилась вода  из  клеток  растения)

Теперь  давайте  мы  взвесим  оба  листа  и посмотрим,  сколько же  там  было  воды. И запишем  в  тетради результаты.

Роль воды в клетке:

1. Вода обеспечивает транспорт веществ в клетке.
2. Входит в состав цитоплазмы.
3. Составляет основу клеточного сока.

Минеральные  соли составляют  около 1% массы  клетки, но их значение  очень велико. Чаще  всего в растительных  клетках встречаются  соединения азота, фосфора, натрия, калия и других  элементов. Некоторые  растения способны накапливать разные минеральные  вещества:

– водоросли – йод, поэтому людям испытывающим  недостаток этого  элемента  рекомендуют  есть  морскую  капусту.

– лютики – накапливают  литий и по  их месту  произрастания  можно  судить о  химическом  составе почвы.

– хвощ – растет,  там  где  кислые почвы.

Роль минеральных солей в клетке:

1. Необходимы для нормального обмена веществ между клеткой и средой;
2. Входят в состав межклеточного вещества.
3. Вода и минеральные соли  входят и в состав неживой природы. О чём это может говорить?   (между химическим составом живых организмов и неживой природой существует принципиальное единство)

Органические вещества –  вещества,  состоящие  из  углерода,  водорода,  кислорода и азота. Эти вещества содержатся  или  производятся живыми организмами. К этим  веществам  относят  белки,  жиры,  углеводы. Их  насчитывается около 10 миллионов.

Как вы думаете  каких веществ  в клетках  больше  органических или  неорганических?

Кто из  вас  прав, мы  сможем узнать  проведя опыт.

Демонстрационный опыт по определению массы золы в клетках растений.

Вы помните,  сколько  весил  наш  сухой лист. Теперь  давайте мы его сожжем,  а потом  взвесим то, что останется после горения, т.е. золу. Зола  состоит из  минеральных  веществ, которые содержались в клетках листьев капусты. При  горении сгорели  только  органические вещества.  Масса золы приблизительно 15% от массы листа. Следовательно, правы из вас оказались те, кто считал,  что  органических  веществ в клетках больше, чем неорганических.

А сейчас  вы  сами  проделаете  ряд  исследований.  

Демонстрационные опыты, доказывающие наличие углеводов в клетке.

Определение крахмала

А) На клубень картофеля капните йод. Что наблюдаете?

Проделаем еще один опыт

Б) Для  этого возьмите стаканчик, налейте  в  него немного воды, приблизительно треть и опустите туда комочек  теста, завернутый в марлю. Поболтайте его в стаканчике.

Что вы наблюдаете? (Помутнение  воды)

Отлейте  немного  воды  в  стаканчик и накапайте  туда  раствор  йода.

Что наблюдаете? (Раствор посинел)

Какой вывод мы можем  сделать? (В клетках растений содержится крахмал, который синеет при действии йода)

В каких органах растений мы чаще всего обнаружим крахмал?

Как вы думаете из чего получают сахар? (правильно, из сахарного тростника или свеклы)

А что такое  тростник и свекла? (Растения)

Какой вывод мы можем  сделать опираясь на эти знания? (Правильно, в клетках растений содержится сахар)        

        Роль углеводов в клетке:

1. Крахмал и сахар являются основными запасными веществами для обеспечения энергией растения.

Кроме крахмала и сахара в состав клеток растений входит целлюлоза или клетчатка.

Где в клетке мы ее обнаружим? (клеточная оболочка)

Как вы думаете, а какую роль это вещество играет? (Придает прочность и упругость различным частям растений)

Отставьте  стаканчик в сторону не вынимая теста.

Демонстрационный опыт, доказывающий наличие жира в клетке.

Возьмите  салфетку  между листочками  положите несколько семечек подсолнечника. Обратной стороной карандаша или ручки раздавите семена.

Что  наблюдаете? (Появляется жирное  пятно на бумаге)

Какой можно  сделать вывод? (В клетках растений содержится масло-жир)

Человек с давних пор использует растения, в которых содержится в большом количестве жир. Эти растения называют масличными.

Какие масличные растения вам известны?

Как вы думаете, в каких частях растения чаще всего накапливается жир?

Почему именно в семенах наибольшее накапливание жира?

Роль жира в клетках: жир накапливается для питания зародыша семени при прорастании семян.

Демонстрационный опыт, доказывающий наличие белка в клетке.

Аккуратно выньте  комочек  теста и  осмотрите его развернув  марлю. Потрогайте  его пальцем.

Что чувствуете? (скользкое, клейкое)

Когда  сомкнете пальцы что  чувствуете? (пальцы склеиваются). Правильно, это выделяется из теста  белок – клейковина. Он содержится в клетках пшеницы, ржи и других злаков. Благодаря этому белку человек может из  муки получать тесто и печь хлеб и пироги.

VI. Закрепление по эталону

Самостоятельная работа в малых группах.  

 Биологический диктант:

1.Какое вещество используют для определения содержания крахмала. ( йод)

2.Одно из органических веществ, которое в клетке используется как вещество запаса. (сахар)

3.Химический элемент, содержание которого в клетке 17%. (углерод)

4.Вещество-углевод, можно обнаружить в клубнях картофеля. (крахмал)

5.Общее название солей, содержащихся в клетке. (минеральные)

6.Органические вещества, необходимые в клетке для получения энергии.(жиры)

7.Группа веществ, к которым относятся вода и минеральные соли. (неорганические)

8.Органические вещества, играющие большую роль во всех жизненных процессах клетки. (белки)

9.Что мы получим, добавив к размолотым зернам пшеницы воду? (тесто)

10.Растительный белок, оставшийся после промывания теста. (клейковина)

11.Цвет воды с крахмалом после добавления раствора йода. (синий)

12.Часть картофеля, в которой при проведении лабораторной работы мы обнаружили крахмал. (клубень)

V. Рефлексия.

Проверка уровня понимания учебного материала, психологического состояния учащихся после урока по вопросам:

-Все ли вам было понятно в течение урока?

-Какая часть урока показалась самой интересной?

-Какая часть урока  вызвала затруднение?

-Какое у вас настроение после урока?

Подведение итогов с помощью стихотворения:

Из элементов химических состоят вещества.

И в клетках различных творят чудеса.

Кипит там работа.

Идут превращения,

Названье таким превращеньям –  явления.

И создают вещества органические,

Процессы те сложные, по сути химические.

VI. Домашнее задание.  

Всем:

Параграф   §6, вопросы на странице  39, в рабочей тетради задание 5-7   на странице 41-42.      

На выбор:

1. Изучите этикетки продуктов питания растительного происхождения и найдите информацию о содержании белков, жиров и углеводов. Выясните, какие продукты наиболее богаты этими веществами. Результаты исследования запишите в тетрадь.
2. Используя Интернет или дополнительную литературу, проведите  исследование и сделайте краткие сообщения о том, какие масличные растения используют люди в разных  странах?
3.  Используя Интернет или дополнительную литературу,  проведите  исследование и сделайте краткие сообщения о том, какие растения используют люди в разных  странах для производства сахара, кроме сахарного тростника и сахарной свеклы?
4.  Используя ресурсы Интернет и дополнительную литературу, подготовьте сообщения об отраслях промышленности, где человек использует различные вещества растительных клеток.

Используемая литература:

1. Биология. 6 класс. Растения. Бактерии. Грибы. Лишайники. Методическое пособие для учителя. – Воронеж: ИП Лакоценина Н.А., 2011. – 192с.
2. Пономарёва И.Н. Биология 5 класс: методическое пособие. – Москва: Вентана – Граф, 2013.