დიფუზია და ოსმოსის გაკვეთილის აქტივობები

დიფუზია და ოსმოზი გარკვეულწილად ძნელად გასაგები სამეცნიერო ცნებებია, რომლებიც ხშირად საუკეთესოდ აიხსნება ლაბორატორიული საქმიანობით. დიფუზიაში მატერია იფანტება ისე, რომ მას მიაღწევს თანაბარი კონცენტრაციის მიღებას მთელ გარემოში, გადადის უფრო მაღალი კონცენტრაციიდან დაბალ კონცენტრაციაზე. ოსმოსის დროს სითხე დიფუზირდება ნახევრად გამტარი მემბრანის მეშვეობით.

ანიმაციები ღირებული იარაღია მეცნიერული პრინციპების ასახსნელად, როგორიცაა დიფუზია და ოსმოზი სტუდენტებისთვის. ლაბორატორიული საქმიანობის დაწყებამდე მნიშვნელოვანი საქმიანობაა სტუდენტებს უყურონ ვიდეოებს, როგორიცაა მაკგროუ ჰილის Osmosis და Diffusion Animations (იხ. წყაროები). ამ მოკლე ვიდეოებში ნაჩვენებია, თუ როგორ იფანტება მოლეკულები წყლის ჭიქაში ისე, რომ ძნელად ხილულია რეალურ ცხოვრებაში. ამ ვიდეოებში ასევე შედის კომპიუტერში შესწორებული მრავალ არჩევანიანი კითხვების მოკლე ჩამონათვალი, დიფუზიის და ოსმოსის ძირითადი პრინციპების გააზრების უზრუნველსაყოფად.

გაურთულებელი დიფუზიური და ოსმოსური აქტივობა შეიძლება დასრულდეს ჩაის პაკეტის, თბილი წყლისა და სასურველია სუფთა კონტეინერის გამოყენებით. უბრალოდ მოათავსეთ ჩაის ტომარა და თბილი წყალი ჭურჭელში და დააკვირდით რა ხდება. სთხოვეთ მოსწავლეებს, განმარტონ რა ხდება სათანადო ლექსიკის გამოყენებით. არსებითად, წყალი ჩაედინება ჩაის პაკეტში (გამტარი მემბრანა) და ჩაის ფოთლები იშლება (დიფუზიური) მთელ წყალში, წყალს ყავისფერს ხდის წყალი ასევე ჩაედინება ჩაის ტომარაში, თანაბრად ეძებს კონცენტრაცია.

აუხსენით სტუდენტებს, რომ დიფუზია და ოსმოსოზი არ ხდება მხოლოდ დიდი რაოდენობით სითხეში, მარტივი აქტივობით, რომელიც ახასიათებს სურნელის დიფუზიას. გაჟღენთილ ბუშტში ჩაასხით მკაცრად სურნელოვანი თხევადი ექსტრაქტის რამდენიმე წვეთი - ვანილის, ლიმონის ან პიტნის მსგავსად. ოდნავ ააფეთქეთ ბუშტი, დააბრუნეთ ბოლო და ჩაუშვით ყუთში. დახურეთ ყუთის სახურავი და დააკეტეთ იგი ლენტით. ყუთი გააჩერეთ რამდენიმე წუთის განმავლობაში, შემდეგ გახსენით ყუთის ერთი მხარე და სთხოვეთ სტუდენტებს მის შიგნით ჩაისუნთქონ. აუხსენით, რომ მათ სუნი აქვთ - მიუხედავად იმისა, რომ ის ბუშტის შიგნით იყო - რადგან სუნის ორთქლი ბუშტის ზედაპირზე მდებარე პატარა ხვრელებით ტრიალებს. ყუთის შიგნიდან მშრალი რჩება, რადგან თხევადი მოლეკულები მემბრანისთვის ძალიან დიდია.

დაიწყეთ ეს აქტივობა თითოეულ სტუდენტს ღრძილის დათვზე მიცემით და დაავალათ გაზომონ მისი სიმაღლე და სიგანე სახაზავით, ხოლო მისი მასა სამმაგი სხივის ბალანსით. ჭიქა შეავსეთ გამოხდილი წყლით, მოათავსეთ მასში ღრძილის დათვი და გააჩერეთ 24 საათის განმავლობაში. ამოიღეთ დათვი ფრთხილად - მისი მემბრანის დაჭიმვის გამო, ის ძალიან მყიფე იქნება - და გაზომეთ ხელახლა. დათვს შეიწოვება წყალი მისი ღრძილების მემბრანის საშუალებით, რაც მას უფრო დიდს გახდის. თუ შემდეგ დათვს დაასველებთ მარილიან წყალში, ის შემცირდება, რადგან დათვი შთანთქავს მარილს და აფრქვევს წყალს.