Осмос, процесс, при котором молекулы растворителя перемещаются из области с более низкой концентрацией растворенного вещества в область с более высокой концентрацией растворенного вещества, можно легко продемонстрировать с помощью экспериментов с картофелем. Картофель полон воды и крахмала и набирает воду при погружении в водные растворы. И наоборот, они будут терять воду в концентрированных растворах, например, содержащих много крахмала. Картофель можно использовать для проведения экспериментов по осмосу для учащихся любого возраста и уровня подготовки.
Картофель в соленой воде
Разрежьте картофель пополам и погрузите одну из половинок в очень соленый водный раствор - одна из них содержит четверть стакана соли на стакан воды. Погрузите второй кусок в водопроводную воду без добавления соли. Оставьте оба в соответствующих растворах на полчаса, затем выньте половинки картофеля из их растворов и проследите за их различиями. Один в соленом растворе уменьшится, указывая на то, что вода диффундирует из менее концентрированного раствора в более концентрированный раствор. Напротив, тот, что находится в водопроводной воде, будет немного набухать, указывая на то, что он впитывает воду.
Соль, сахар и чистая вода
Этот эксперимент помогает студентам различать разные степени градиентов концентрации. Сделайте один раствор соленой воды, один раствор сахарной воды, а для третьего раствора просто используйте водопроводную воду. Сделайте три тонких ломтика картофеля - толщиной 1/2 см. Поместите каждый ломтик картофеля в каждый из растворов и оставьте ломтики в растворах на полчаса.
Обратите внимание, что ломтик, помещенный в соль, очень гибкий, в то время как ломтик, помещенный в сахар, гибкий, но в меньшей степени. Поскольку картофель уже содержит сахар, из картофеля, помещенного в сахарную воду, будет вымываться меньше воды. Помещенный в воду ломтик будет жестким, так как впитает воду.
Длина картофеля в физиологическом растворе
Дайте вашим ученикам картофельные «цилиндры» одинаковой длины и размера: например, вы можете разрезать их до 70 мм в длину и 7 мм в диаметре. Приготовьте физиологический раствор трех различных концентраций: 20 процентов, 0,9 процента и 0,1 процента. Попросите учащихся измерить длину и диаметр картофельных цилиндров до и после замачивания их в физиологическом растворе на полчаса. Затем попросите их вычислить изменения длины и диаметра цилиндров и построить график зависимости концентрации физиологического раствора от изменений.
Вес картофельных кубиков
Картофель нарезать на четыре группы небольшими однородными кубиками размером 1/2 на 1/2 см. Сделайте четыре разных раствора сахарозы: 10 процентов, 5 процентов, 1 процент и 0,01 процента. Взвешивайте каждую группу на весах перед тем, как погрузить ее в соответствующий раствор сахарозы на полчаса. После погружения снова взвесьте каждую группу и попросите учеников вычислить изменения массы картофеля. Попросите их прокомментировать, почему группа набрала массу, потеряла массу или сохранила ту же массу.