Δραστηριότητες μαθήματος διάχυσης και όσμωσης

Η διάχυση και η όσμωση είναι κάπως δυσνόητες επιστημονικές έννοιες που συχνά εξηγούνται καλύτερα μέσω εργαστηριακών δραστηριοτήτων. Στη διάχυση, η ύλη διασπείρεται με τρόπο που την καθιστά ίση συγκέντρωση σε όλο το περιβάλλον, μετακινώντας από μια υψηλότερη συγκέντρωση σε μια χαμηλότερη συγκέντρωση. Στην όσμωση, το υγρό διαχέεται μέσω μιας ημι-διαπερατής μεμβράνης.

Τα κινούμενα σχέδια είναι ένα πολύτιμο εργαλείο για την εξήγηση επιστημονικών αρχών όπως η διάχυση και η όσμωση στους μαθητές. Μια πολύτιμη δραστηριότητα που πρέπει να ολοκληρώσετε πριν από άλλες εργαστηριακές δραστηριότητες είναι να ζητήσετε από τους μαθητές να παρακολουθήσουν βίντεο όπως η Όσμωση του McGraw Hill και το Diffusion Animations (βλ. Αναφορές). Αυτά τα σύντομα βίντεο δείχνουν πώς τα μόρια διασπείρονται σε ένα ποτήρι νερού με τρόπο που είναι δύσκολο να δούμε στην πραγματική ζωή. Αυτά τα βίντεο περιλαμβάνουν επίσης μια σύντομη λίστα με ερωτήσεις πολλαπλών επιλογών που διορθώθηκαν από υπολογιστή για να διασφαλιστεί ότι οι βασικές αρχές της διάχυσης και της όσμωσης έχουν γίνει κατανοητές.

Μια απλή δραστηριότητα διάχυσης και όσμωσης μπορεί να ολοκληρωθεί χρησιμοποιώντας μια σακούλα τσαγιού, ζεστό νερό και κατά προτίμηση διαυγές δοχείο. Απλά τοποθετήστε τη σακούλα τσαγιού και το ζεστό νερό στο δοχείο και παρατηρήστε τι συμβαίνει. Ζητήστε από τους μαθητές να εξηγήσουν τι συμβαίνει χρησιμοποιώντας το κατάλληλο λεξιλόγιο. Ουσιαστικά, ρέει νερό (όσμωση) μέσω του σάκου τσαγιού (η διαπερατή μεμβράνη) και τα φύλλα τσαγιού διαλύονται (διάχυτο) σε όλο το νερό, μετατρέποντας το νερό σε καφέ Το νερό ρέει επίσης μέσα στο σακουλάκι, αναζητώντας ίσα συγκέντρωση.

Εξηγήστε στους μαθητές ότι η διάχυση και η όσμωση δεν συμβαίνουν μόνο σε μεγάλες ποσότητες υγρού με μια απλή δραστηριότητα που καταδεικνύει διάχυση αρώματος. Ρίξτε αρκετές σταγόνες υγρού εκχυλίσματος με έντονο άρωμα - όπως βανίλια, λεμόνι ή μέντα - σε ένα ξεφουσκωμένο μπαλόνι. Φουσκώστε ελαφρά το μπαλόνι, δέστε το άκρο και βάλτε το σε ένα κουτί. Κλείστε το καπάκι του κουτιού και κλείστε το με ταινία. Αφήστε το κουτί να ξεκουραστεί για λίγα λεπτά, στη συνέχεια ανοίξτε τη μία πλευρά του κουτιού και ζητήστε από τους μαθητές να εισπνεύσουν μέσα σε αυτό. Εξηγήστε ότι μπορούν να μυρίσουν το άρωμα –ακόμα κι αν ήταν μέσα στο μπαλόνι– επειδή οι ατμοί αρώματος οσμούνται μέσω μικροσκοπικών τρυπών στην επιφάνεια του μπαλονιού. Το εσωτερικό του κιβωτίου παραμένει στεγνό, ωστόσο, επειδή τα υγρά μόρια είναι πολύ μεγάλα για τη μεμβράνη.

Ξεκινήστε αυτήν τη δραστηριότητα δίνοντας σε κάθε μαθητή μια κολλώδη αρκούδα και καθοδηγώντας τους να μετρήσουν το ύψος και το πλάτος του με ένα χάρακα και τη μάζα του με ισορροπία τριπλής δέσμης. Γεμίστε ένα ποτήρι με αποσταγμένο νερό, τοποθετήστε το κολλώδες αρκούδα σε αυτό και αφήστε το στην άκρη για 24 ώρες. Αφαιρέστε προσεκτικά την αρκούδα - λόγω του τεντώματος της μεμβράνης της, θα είναι πολύ εύθραυστη - και επαναμετρήστε. Η αρκούδα θα έχει απορροφήσει νερό μέσω της κολλώδους μεμβράνης, καθιστώντας το μεγαλύτερο. Εάν στη συνέχεια μουλιάσετε την αρκούδα σε θαλασσινό νερό, θα συρρικνωθεί, καθώς η αρκούδα απορροφά αλάτι και διαχέει το νερό.