Osmozę, proces, w którym cząsteczki rozpuszczalnika przemieszczają się z obszaru o niższym stężeniu substancji rozpuszczonej do obszaru o wyższym stężeniu substancji rozpuszczonej, można łatwo zademonstrować za pomocą eksperymentów ziemniaczanych. Ziemniaki są pełne wody i skrobi, a zanurzone w roztworach wodnych nabiorą wody. I odwrotnie, tracą wodę w stężonych roztworach, takich jak te zawierające dużo skrobi. Możesz użyć ziemniaków do przeprowadzenia eksperymentów z osmozą dla uczniów w każdym wieku i na każdym poziomie.
Ziemniaki w słonej wodzie
Pokrój ziemniaka na dwie części i zanurz jedną z połówek w bardzo słonym roztworze wody — jednej zawierającej ćwierć szklanki soli w szklance wody. Drugi kawałek zanurzyć w wodzie z kranu bez dodatku soli. Pozostaw oba w odpowiednich roztworach na pół godziny, a następnie wyjmij połówki ziemniaków z ich roztworów i obserwuj ich różnice. Ta w słonym roztworze skurczy się, co wskazuje, że woda dyfunduje z mniej stężonego roztworu do bardziej stężonego roztworu. Natomiast ta w roztworze wody z kranu nieznacznie puchnie, co wskazuje, że pobiera wodę.
Sól, cukier i czysta woda
Ten eksperyment pomaga uczniom rozróżniać różne stopnie gradientów stężenia. Zrób jeden roztwór wody słonej, jeden roztwór wody z cukrem, a do trzeciego roztworu po prostu użyj wody z kranu. Zrób trzy cienkie plasterki ziemniaków o grubości 1/2 cm. Umieść każdy plaster ziemniaka w każdym z roztworów i pozostaw plastry w roztworach na pół godziny.
Zauważ, że plasterek umieszczony w soli jest bardzo elastyczny, podczas gdy plasterek umieszczony w cukrze jest elastyczny, ale mniej. Ponieważ ziemniaki zawierają już cukier, z ziemniaka umieszczonego w wodzie z cukrem wypłynie mniej wody. Plasterek umieszczony w wodzie będzie sztywny, ponieważ będzie wchłaniał wodę.
Długości ziemniaków w roztworach soli
Daj swoim uczniom „cylindry” ziemniaczane o jednakowej długości i rozmiarze: na przykład możesz je pociąć na 70 mm długości i 7 mm średnicy. Przygotuj roztwory soli fizjologicznej w trzech różnych stężeniach, 20 procent, 0,9 procent i 0,1 procent. Niech uczniowie zmierzą długości i średnice cylindrów ziemniaczanych przed i po moczeniu ich w roztworach soli przez pół godziny. Następnie poproś ich o obliczenie zmian długości i średnic cylindrów i wykreślenie stężenia soli fizjologicznej w funkcji zmian.
Masy Kostki Ziemniaczanej
Pokrój ziemniaki na cztery grupy małych, jednolitych kostek o wymiarach 1/2 cm na 1/2 cm. Zrób cztery różne roztwory sacharozy: 10 procent, 5 procent, 1 procent i 0,01 procent. Zważ każdą grupę na wadze przed zanurzeniem na pół godziny w odpowiednim roztworze sacharozy. Po zanurzeniu zważ ponownie każdą grupę i poproś uczniów, aby obliczyli zmiany w masach ziemniaków. Poproś ich, aby skomentowali, dlaczego grupa zyskała masę, straciła masę lub zachowała tę samą masę.