Osmose, der Vorgang, bei dem Lösungsmittelmoleküle von einem Bereich mit niedrigerer Konzentration an gelösten Stoffen in einen Bereich mit höherer Konzentration an gelösten Stoffen wandern, kann mit Kartoffelexperimenten leicht nachgewiesen werden. Kartoffeln sind sowohl mit Wasser als auch mit Stärke gefüllt und nehmen beim Eintauchen in wässrige Lösungen Wasser auf. Umgekehrt verlieren sie in konzentrierten Lösungen, wie beispielsweise solchen, die viel Stärke enthalten, Wasser. Sie können Kartoffeln verwenden, um Osmose-Experimente für Schüler aller Altersstufen und Niveaus einzurichten.
Kartoffeln in Salzwasser
Schneiden Sie eine Kartoffel in zwei Hälften und tauchen Sie eine der Hälften in eine sehr salzige Wasserlösung – eine enthält eine viertel Tasse Salz in einer Tasse Wasser. Tauchen Sie das andere Stück in Leitungswasser ohne Salzzusatz. Lassen Sie beide eine halbe Stunde in ihren jeweiligen Lösungen, nehmen Sie dann die Kartoffelhälften aus ihren Lösungen und beobachten Sie ihre Unterschiede. Der in der salzigen Lösung ist geschrumpft, was darauf hindeutet, dass Wasser von einer weniger konzentrierten Lösung zu einer stärker konzentrierten Lösung diffundiert. Der in der Leitungswasserlösung hingegen quillt tatsächlich leicht auf, was darauf hindeutet, dass er Wasser aufnimmt.
Salz, Zucker und reines Wasser
Dieses Experiment hilft den Schülern, zwischen unterschiedlichen Konzentrationsgradienten zu unterscheiden. Stellen Sie eine Salzwasserlösung, eine Zuckerwasserlösung her und verwenden Sie für die dritte Lösung einfach Leitungswasser. Machen Sie drei dünne Kartoffelscheiben – 1/2 cm dick. Legen Sie jede Kartoffelscheibe in jede der Lösungen und lassen Sie die Scheiben eine halbe Stunde in den Lösungen.
Beachten Sie, dass die in Salz eingelegte Scheibe sehr flexibel ist, während die in Zucker eingelegte Scheibe flexibel ist, aber weniger. Da Kartoffeln bereits Zucker enthalten, diffundiert weniger Wasser aus der in Zuckerwasser eingelegten Kartoffel. Die in Wasser gelegte Scheibe ist starr, da sie Wasser aufnimmt.
Kartoffellängen in Kochsalzlösungen
Geben Sie Ihren Schülern Kartoffel-"Zylinder" mit einheitlicher Länge und Größe: Sie können sie beispielsweise auf 70 mm Länge und 7 mm Durchmesser zuschneiden. Stellen Sie Kochsalzlösungen in drei verschiedenen Konzentrationen her, 20 Prozent, 0,9 Prozent und 0,1 Prozent. Lassen Sie die Schüler die Längen und Durchmesser der Kartoffelzylinder vor und nach dem Einweichen in die Kochsalzlösung für eine halbe Stunde messen. Lassen Sie sie dann die Änderungen der Längen und Durchmesser der Zylinder berechnen und die Salzkonzentrationen gegen die Änderungen auftragen.
Kartoffelwürfelgewichte
Kartoffeln in vier Gruppen kleiner, gleichmäßiger Würfel mit den Maßen 1/2 x 1/2 cm schneiden. Stelle vier verschiedene Lösungen von Saccharose her: 10 Prozent, 5 Prozent, 1 Prozent und 0,01 Prozent. Wiegen Sie jede Gruppe auf einer Massenwaage, bevor Sie sie eine halbe Stunde lang in die entsprechende Saccharoselösung eintauchen. Wiegen Sie nach dem Eintauchen jede Gruppe erneut und lassen Sie Ihre Schüler die Veränderungen der Kartoffelmassen berechnen. Bitten Sie sie, zu kommentieren, warum eine Gruppe an Masse zugenommen, Masse verloren oder dieselbe Masse beibehalten hat.