Инфоурок / Физика / Конспекты / Научно-практическая конференция "За страницами учебника"
Обращаем Ваше внимание: Министерство образования и науки рекомендует в 2017/2018 учебном году включать в программы воспитания и социализации образовательные события, приуроченные к году экологии (2017 год объявлен годом экологии и особо охраняемых природных территорий в Российской Федерации).

Учителям 1-11 классов и воспитателям дошкольных ОУ вместе с ребятами рекомендуем принять участие в международном конкурсе «Законы экологии», приуроченном к году экологии. Участники конкурса проверят свои знания правил поведения на природе, узнают интересные факты о животных и растениях, занесённых в Красную книгу России. Все ученики будут награждены красочными наградными материалами, а учителя получат бесплатные свидетельства о подготовке участников и призёров международного конкурса.

ПРИЁМ ЗАЯВОК ТОЛЬКО ДО 21 ОКТЯБРЯ!

Конкурс "Законы экологии"

Научно-практическая конференция "За страницами учебника"

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ Роза.ppt

библиотека
материалов
Муниципальное общеобразовательное учреждение «Афанасьевская средняя общеобраз...
Тема: Наблюдение осмоса Цель: изучить явление осмоса, смоделировать его и под...
Почему срезанная ветка при погружении ее в воду оживает? Какие силы заставляю...
Осмос - (от греч. “толчок”, “давление”), процесс диффузии растворителя из мен...
Явление осмоса впервые наблюдал в 1748 году французский физик-экспериментато...
Если мы поставим между пресной и солёной водой полупроницаемую мембрану (иск...
Когда два раствора с разной концентрацией растворенных веществ разделены пол...
Полупроницаемой мембраной называется плёнка, пропускающая молекулы растворит...
Разновидности осмоса: прямой осмос обратный осмос
Обратный осмос В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействуе...
Другие разновидности осмоса: Эндосмос Экзосмос Аномальный Электроосмос Термоо...
Значение и применение явления осмоса: Явлением осмоса объясняется процесс вса...
Действием осмотического давления объясняется также набухание семян растений,...
Осмос играет важную роль во многих биологических процессах.
Осмос широко используют в лабораторной технике и промышленности: Например для...
Осмос также играет большую роль в экологии водоёмов. Если концентрация соли и...
Опыт первый, или плачущий лимон
Опыт второй, или своенравная картошка
Первоначальные размеры кубиков картошки 1,5 х 1,5 х 1,5 см
Вывод: осмотическое давление зависит от концентрации растворённого вещества.
Опыт 3: наблюдение осмоса в растворах сахара, соли и медного купороса. Соберё...
Раствор 	Время, мин	Изменение уровня в трубке, мм Раствор сахара	10	3 	20	7...
Вывод: Опытным путём установили, что процесс диффузии через полупроницаемую м...
Заключение: В ходе исследования осмоса, используя знания теоретического матер...
26 1

Описание презентации по отдельным слайдам:

№ слайда 1 Муниципальное общеобразовательное учреждение «Афанасьевская средняя общеобраз
Описание слайда:

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Афанасьевская средняя общеобразовательная школа»

№ слайда 2 Тема: Наблюдение осмоса Цель: изучить явление осмоса, смоделировать его и под
Описание слайда:

Тема: Наблюдение осмоса Цель: изучить явление осмоса, смоделировать его и подтвердить на опытах гипотезу, что жизнь без осмоса невозможна, так как питательные вещества поступают в организм благодаря осмотическому давлению.

№ слайда 3 Почему срезанная ветка при погружении ее в воду оживает? Какие силы заставляю
Описание слайда:

Почему срезанная ветка при погружении ее в воду оживает? Какие силы заставляют влагу проникать в растение и двигаться внутри него? Что удерживает воду в клетках и не даёт ей выходить наружу?

№ слайда 4 Осмос - (от греч. “толчок”, “давление”), процесс диффузии растворителя из мен
Описание слайда:

Осмос - (от греч. “толчок”, “давление”), процесс диффузии растворителя из менее концентрированного раствора в более концентрированный раствор. Осмос через полупроницаемую мембрану. Частицы растворителя (синие) способны пересекать мембрану, частицы растворённого вещества (красные) — нет.

№ слайда 5 Явление осмоса впервые наблюдал в 1748 году французский физик-экспериментато
Описание слайда:

Явление осмоса впервые наблюдал в 1748 году французский физик-экспериментатор Жан - Антуан Нолле.

№ слайда 6 Если мы поставим между пресной и солёной водой полупроницаемую мембрану (иск
Описание слайда:

Если мы поставим между пресной и солёной водой полупроницаемую мембрану (искусственную или сделанную из морковки), то молекулы воды будут ударяться в неё чаще со стороны пресной воды, поскольку там их больше, ведь молекул солей там нет, и всё место занимают молекулы пресной воды. Давление со стороны пресной воды возрастёт, и молекулы воды начнут переходить из пресной воды в солёную. Получается осмос.

№ слайда 7 Когда два раствора с разной концентрацией растворенных веществ разделены пол
Описание слайда:

Когда два раствора с разной концентрацией растворенных веществ разделены полупроницаемой мембраной, на нее действует сила, направленная от более разбавленного к более концентрированному раствору. Эта сила и называется осмотическим давлением.

№ слайда 8 Полупроницаемой мембраной называется плёнка, пропускающая молекулы растворит
Описание слайда:

Полупроницаемой мембраной называется плёнка, пропускающая молекулы растворителя и не пропускающая молекулы растворённого вещества. Схематичное изображение частично проницаемой мембраны во время гемодиализа, где красным изображена кровь, синим — жидкость, а жёлтым — мембрана

№ слайда 9 Разновидности осмоса: прямой осмос обратный осмос
Описание слайда:

Разновидности осмоса: прямой осмос обратный осмос

№ слайда 10 Обратный осмос В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействуе
Описание слайда:

Обратный осмос В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление, превышающее осмотическое, молекулы растворителя начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее.

№ слайда 11 Другие разновидности осмоса: Эндосмос Экзосмос Аномальный Электроосмос Термоо
Описание слайда:

Другие разновидности осмоса: Эндосмос Экзосмос Аномальный Электроосмос Термоосмос

№ слайда 12 Значение и применение явления осмоса: Явлением осмоса объясняется процесс вса
Описание слайда:

Значение и применение явления осмоса: Явлением осмоса объясняется процесс всасывания воды корнями растений и перенос ее к вершинам даже очень высоких деревьев.

№ слайда 13 Действием осмотического давления объясняется также набухание семян растений,
Описание слайда:

Действием осмотического давления объясняется также набухание семян растений, явление «пробивания» растущими побегами земли и препятствий, лежащих на земле,

№ слайда 14 Осмос играет важную роль во многих биологических процессах.
Описание слайда:

Осмос играет важную роль во многих биологических процессах.

№ слайда 15 Осмос широко используют в лабораторной технике и промышленности: Например для
Описание слайда:

Осмос широко используют в лабораторной технике и промышленности: Например для очистки воды от примесей

№ слайда 16 Осмос также играет большую роль в экологии водоёмов. Если концентрация соли и
Описание слайда:

Осмос также играет большую роль в экологии водоёмов. Если концентрация соли и других веществ в воде поднимется или упадёт, то обитатели этих вод погибнут из-за пагубного воздействия осмоса.

№ слайда 17 Опыт первый, или плачущий лимон
Описание слайда:

Опыт первый, или плачущий лимон

№ слайда 18 Опыт второй, или своенравная картошка
Описание слайда:

Опыт второй, или своенравная картошка

№ слайда 19 Первоначальные размеры кубиков картошки 1,5 х 1,5 х 1,5 см
Описание слайда:

Первоначальные размеры кубиков картошки 1,5 х 1,5 х 1,5 см

№ слайда 20 Вывод: осмотическое давление зависит от концентрации растворённого вещества.
Описание слайда:

Вывод: осмотическое давление зависит от концентрации растворённого вещества.

№ слайда 21 Опыт 3: наблюдение осмоса в растворах сахара, соли и медного купороса. Соберё
Описание слайда:

Опыт 3: наблюдение осмоса в растворах сахара, соли и медного купороса. Соберём установку, как показано на рисунке; Налили в трубку раствор сахара так, чтобы его уровень совпал с уровнем воды в стакане; Начнём отсчёт времени Определим с помощью линейки разность уровней жидкости в стакане и трубке через 10, 20, 30 минут; Аналогичные измерения проведём с раствором поваренной соли и медного купороса; Результаты зафиксировали в таблице.

№ слайда 22
Описание слайда:

№ слайда 23 Раствор 	Время, мин	Изменение уровня в трубке, мм Раствор сахара	10	3 	20	7
Описание слайда:

Раствор Время, мин Изменение уровня в трубке, мм Раствор сахара 10 3 20 7 30 9 Раствор соли 10 5 20 10 30 15 Раствор медного купороса 10 3 20 6 30 9

№ слайда 24 Вывод: Опытным путём установили, что процесс диффузии через полупроницаемую м
Описание слайда:

Вывод: Опытным путём установили, что процесс диффузии через полупроницаемую мембрану (морковь) происходит из менее концентрированного раствора в более концентрированный раствор.

№ слайда 25 Заключение: В ходе исследования осмоса, используя знания теоретического матер
Описание слайда:

Заключение: В ходе исследования осмоса, используя знания теоретического материала, связанные с изучением проблемы, вынесенной в заглавии работы, в результате практических опытов нами было установлено: осмос имеет большое значение для растительных и животных организмов, способствуя достаточному обводнению клеток и межклеточных структур, осмотическое давление зависит от концентрации растворённого вещества. Возникающее после этого осмотическое давление обеспечивает тургор клеток, т.е. их упругость. Наличие воды необходимо для нормального течения различных процессов. Поэтому данная тема актуальна для любого жителя Земли. Многочисленными примерами мы ещё раз доказываем, что без осмоса невозможна жизнь на Земле.

№ слайда 26
Описание слайда:

Выбранный для просмотра документ отчёт Роза.doc

библиотека
материалов

Тема: Наблюдение осмоса.

Цель работы: изучить явление осмоса, смоделировать его и подтвердить на опытах гипотезу, что жизнь без осмоса невозможна, так как питательные вещества поступают в организм благодаря осмотическому давлению.

Почему срезанная ветка при погружении ее в воду оживает? Какие силы заставляют влагу проникать в растение и двигаться внутри него? Что удерживает воду в клетках и не даёт ей выходить наружу?

Каким образом клетка растения оказывается проницаемой для воды только в одном направлении: снаружи - внутрь? Оказывается учёные очень давно пытались ответить на эти вопросы, но определённой ясности удалось добиться только в конце Х1Х века.

Прошло ещё некоторое время, и в лабораториях сумели смоделировать это таинственное природное явление. И это явление называется осмосом.

Осмос - (от греч. “толчок”, “давление”), процесс диффузии растворителя из менее концентрированного раствора в более концентрированный раствор. Явления осмоса наблюдаются в тех средах, где подвижность растворителя больше подвижности растворенных веществ.

Впервые явление осмоса наблюдал в 1748 году французский физик-экспериментатор Жан- Антуан Ноле. Он занимался изучением кипения жидкостей и столкнулся с неизвестным до тех пор явлением. В одном из своих опытов он герметично закрыл стакан со спиртом плёнкой бычьего пузыря и погрузил его на дно большого сосуда с водой. Через несколько часов пузырь сильно раздулся - вода проникла в стакан и увеличила давление в нём. Нолле не прошёл мимо этого удивительного факта и объяснил его следующим образом: “Животный пузырь может быть более проницаем для воды, чем для спирта; в таком случае скорость прохождения воды окажется больше скорости прохождения спирта”.

В солёной воде, кроме молекул воды, находятся еще соли. Поэтому молекул воды в стакане с пресной водой больше, чем в стакане с солёной - часть объема в солёной воде занимает соль.

Если мы поставим между пресной и солёной водой полупроницаемую мембрану (искусственную или сделанную из морковки — всё равно), то молекулы воды будут ударяться в неё чаще со стороны пресной воды, поскольку там их больше, ведь молекул солей там нет, и всё место занимают молекулы пресной воды. Давление со стороны пресной воды возрастёт, и молекулы воды начнут переходить из пресной воды в солёную. Получается осмос.

Когда два раствора с разной концентрацией растворенных веществ разделены полупроницаемой мембраной, на нее действует сила, направленная от более разбавленного к более концентрированному раствору. Эта сила и называется осмотическим давлением.

Оказывается , биологические мембраны обеспечивают направленный перенос необходимых организму веществ из внешней среды в клетку, и наоборот. Без мембран невозможны были бы дыхание, кроветворение, синтез белка, усвоение пищи, удаление отходов и другие процессы.

Учёные давно стремились познать и обратить на пользу человека замечательное свойство полупроницаемых мембран - пропускать одни вещества и задерживать другие. Однако идея применения мембран для технологических целей стала реальной лишь в последнее время в связи с развитием наших знаний о природе и структуре веществ, с новыми достижениями в различных областях науки, а также в производстве синтетических полимерных материалов.

Существует два вида осмоса: прямой и обратный . Прямой осмос – это проникновение воды через полупроницаемую мембрану в раствор. В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление, превышающее осмотическое, молекулы растворителя начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее. Этот процесс называется “обратным осмосом”. По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса. В процессе обратного осмоса растворитель и растворённые в нём вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистый растворитель, а все загрязнения остаются по другую её сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки. На практике, мембрана не полностью задерживает растворённые в растворителе вещества. Они проникают через мембрану, но в ничтожно малых количествах.

Но в природе есть и другие разновидности этого процесса.
Осмос, направленный внутрь органического объема жидкости называется эндосмосом, осмос, направленный наружу - экзосмосом.
Аномальный осмос - движение растворителя через полупроницаемую мембрану, причем это движение не соответствует размеру или перепаду осмотического давления. Раствор с большим осмотическим давлением перемещается в раствор с меньшим давлением.
Электроосмос - процесс осмоса, происходящий при наложении внешнего электрического поля.

Термоосмос - прохождение жидкости через малое отверстие или пористую перегородку, термическая эффузия.


Явление осмоса играет огромную роль в процессах жизнедеятельности.

- Животные и растительные клетки в составе своей оболочки имеют полупроницаемые мембраны и представляют собой по существу миниатюрные осмотические системы.

- Действием осмотического давления объясняется также набухание семян растений, явление «пробивания» растущими побегами земли и препятствий, лежащих на земле.

- В организме человека осмос также играет очень важную роль. Клетка крови окружена мембраной, которая проницаема лишь для молекул воды, кислорода, растворенных в крови питательных веществ и продуктов жизнедеятельности; для больших белковых молекул она непроницаема.

- Осмос широко используют в лабораторной технике и промышленности:, например для очистки воды от примесей.

- Осмос также играет большую роль в экологии водоёмов. Если концентрация соли и других веществ в воде поднимется или упадёт, то обитатели этих вод погибнут из-за пагубного воздействия осмоса.

Экспериментальное исследование


Как выпитый глоток воды попадает в клетки нашего организма?

Отгадка, как и большинство научных открытий, будет базироваться на теории и научном эксперименте. Эксперимент ставится на кухне и включает в себя три опыта.

Все опыты посвящаются одному явлению природы — осмосу.

Нами была проведена практическая работа, целью которой было определение закономерностей изменения осмотического давления.

Опыт первый, или плачущий лимон .

Взяли лимон и порезали его на тонкие дольки. Если нож острый, то сока при этом почти не получится. Но посыплем лимонные дольки сахаром— и понаблюдаем: спустя некоторое время из долек, как по волшебству, потечет сок.


Конечно, это никакое не волшебство. Просто тут начал действовать осмос: сок потек из лимона наружу, как бы стремясь как можно сильнее разбавить образовавшийся на его поверхности концентрированный раствор сахара.

А если мама когда-нибудь солила капусту (и мы, конечно, при этом присутствовали!), то должны были заметить следующий факт: после того как нашинкованную капусту перетрут с солью, ее объем резко уменьшается, а сама капуста становится влажной. Мама говорит: капуста пустила сок. А мы теперь можем сказать: это осмос. Ведь неважно, какое растворимое в воде вещество находится снаружи клетки — сахар или соль.

Опыт второй, или своенравная картошка .

Мы вырезали из сырой картошки три одинаковых кубика и каждый из них опустили в сосуд с водой, но только в одном сосуде воду слегка подсолили, в другом растворили как можно больше соли, а в третий - ничего не добавляли.

Спустя час-два заметили, что кубики стали различаться: первый из них (тот, что был в слабо соленой воде) остался прежнего размера,

второй (он находился в сильно соленой воде) съежился и стал значительно меньше, а третий, наоборот, разбух.

Стало понятно, что и тут сработал осмос. Первый кубик находился в слабом соляном растворе — его концентрация была примерно равна концентрации солей в картофельном соке. Второй кубик окружал раствор большей концентрации, чем концентрация солей в его собственном соке, и в результате осмоса кубик начал обезвоживаться и уменьшаться в размерах. Ну, а кубик, оставленный в водопроводной воде? С ним произошла обратная история: концентрация солей в его соке была выше, чем в воде, и вода начала переходить в кубик. Вот он и “вырос”!


Опыт 3: наблюдение осмоса в растворах сахара, соли и медного купороса.

  1. Соберём установку, как показано на рисунке;

  2. Налили в трубку раствор сахара так, чтобы его уровень совпал с уровнем воды в стакане;

  3. Начнём отсчёт времени

  4. Определим с помощью линейки разность уровней жидкости в стакане и трубке через 10, 20, 30 минут;

  5. Аналогичные измерения проведём с раствором поваренной соли и медного купороса;

  6. Результаты зафиксировали в таблице.


Раствор

Время, мин

Изменение уровня в трубке, мм

Раствор сахара

10

3


20

7


30

9

Раствор поваренной соли

10

5


20

10


30

15

Раствор медного купороса

10

3


20

6


30

9


Вывод: Опытным путём установили, что процесс диффузии через полупроницаемую мембрану (морковь) происходит из менее концентрированного раствора в более концентрированный раствор.




Выбранный для просмотра документ реферат осмос.doc

библиотека
материалов


Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Афанасьевская средняя общеобразовательная школа»














VI научно – практическая конференция «За страницами учебника»


НАБЛЮДЕНИЕ ОСМОСА















Автор: Шалыгина Роза Романовна ученица 7 класса

Руководитель: Булдакова Ирина Викторовна – учитель физики


















Тулун 2011

Оглавление:

  1. Введение 3

  2. Объяснение осмоса 4

  3. Осмотическое давление 4

  4. Полупроницаемая мембрана 5

  5. Разновидности осмоса 5

  6. Обратный осмос 5

  7. Значение и применение явления осмоса 6

  8. Экспериментальное исследование 7

  9. Осмос в природе 8

  10. Заключение 9

  11. Приложение 10

  12. Список литературы 15








































Введение


Почему срезанная ветка при погружении ее в воду оживает? Какие силы заставляют влагу проникать в растение и двигаться внутри него? Что удерживает воду в клетках и не даёт ей выходить наружу?

Каким образом клетка растения оказывается проницаемой для воды только в одном направлении: снаружи - внутрь? Учёные очень давно пытались ответить на эти вопросы, но определённой ясности удалось добиться только в конце Х1Х века. Прошло ещё некоторое время, и в лабораториях сумели смоделировать (хотя и очень грубо) это таинственное природное явление. И это явление, при котором наблюдается одностороннее проникновение растворителя через полупроницаемую мембрану, отделяющую раствор от чистого растворителя, называется осмосом. Несомненно, что первым растворителем на земле явилась сама природа. Попробуй-ка с этим поспорить, если первую же свою травинку природа сумела напоить таким способом, который сегодня дал толчок возникновению нового метода опреснения. Что же это за таинственный метод, патент на который природа получила миллионы лет назад? Всё живое пользуется этим методом. И не мудрено — ведь без осмоса невозможно утолить жажду ни человеку, ни растению! Что значит хотеть пить?! Это значит, что клеткам нашего организма не хватает воды.

А уже в наши дни успехи исследования осмоса заставили работать клетки в самых разных областях науки и техники.

Слово “осмос” имеет греческое происхождение и означает толчок, давление. Уникальные свойства живых организмов, которые позволяют их клеткам избирательно поглощать и переносить различные вещества, стали предметом исследования многих учёных. Им удалось создать синтетические плёнки - так называемые мембраны, непроницаемые для одних веществ и “прозрачные” для других. После этого такие “совершенные фильтры” начали завоёвывать самые разные области науки и техники. С их помощью очищают газы и нефтепродукты, опресняют морскую воду, обрабатывают молоко и фруктовые соки, производят лекарства и витамины и делают ещё многое - многое другое. Интерес исследователей к данной теме продиктован актуальностью вынесенной в заглавие проблемы. Целью настоящей работы было - изучить явление осмоса, смоделировать его и подтвердить на опытах гипотезу, что жизнь без осмоса невозможна, так как питательные вещества поступают в организм благодаря осмотическому давлению. Осмос, на взгляд исследователей, имеет большое значение для растительных и животных организмов, способствуя достаточному обводнению клеток и межклеточных структур.


Методы, используемые в работе:


1) описательный метод,

2) метод наблюдения,

3) экспериментальный метод.


В 1748 году французский физик-экспериментатор Ж. А. Нолле, занимаясь изучением кипения жидкостей, столкнулся с неизвестным до тех пор явлением. В одном из своих опытов он герметично закрыл стакан со спиртом плёнкой бычьего пузыря и погрузил его на дно большого сосуда с водой. Через несколько часов пузырь сильно раздулся - вода проникла в стакан и увеличила давление в нём. Нолле не прошёл мимо этого удивительного факта и объяснил его следующим образом: “Животный пузырь может быть более проницаем для воды, чем для спирта; в таком случае скорость прохождения воды окажется больше скорости прохождения спирта”.




Объяснение осмоса


Собрались однажды математики на охоту. Но прежде чем отправиться в путь, они решили все обсудить. Вопрос стоял перед ними нешуточный: как поймать льва? Было над чем голову поломать. Долго думали математики. Но вот, наконец, самый молодой из них произнес нижеследующее:

Поймать льва — это так просто! Известно, что есть пустыня. Известно, что в пустыне имеется лев. Предположим, что существует полупроницаемая мембрана, которая пропускает через себя всё, кроме льва. Натягиваем мембрану поперёк пустыни — льва сдаём в зоопарк”.

Шутка математиков оказалась для водоснабженцев делом серьезным. Вооружившись полупроницаемыми мембранами, они тоже устроили охоту. Но ловили они не львов, а... соли. Соли, которые находятся в воде.

Чем пресная вода отличается от соленой?

В солёной воде, кроме молекул воды, находятся еще соли. Поэтому молекул воды в стакане с пресной водой больше, чем в стакане с солёной - часть объема в солёной воде занимает соль.

Посмотрим через микроскоп на пылинку в капле пресной воды и мы увидим, что она не стоит на месте — её двигают молекулы воды, которые находятся в постоянном движении.

Если мы поставим между пресной и солёной водой полупроницаемую мембрану (искусственную или сделанную из морковки — всё равно), то молекулы воды будут ударяться в неё чаще со стороны пресной воды, поскольку там их больше, ведь молекул солей там нет, и всё место занимают молекулы пресной воды.

Давление со стороны пресной воды возрастёт, и молекулы воды начнут переходить из пресной воды в солёную. Получается осмос.

Осмос - (от греч. “толчок”, “давление”), процесс диффузии растворителя из менее концентрированного раствора в более концентрированный раствор. Явления осмоса наблюдаются в тех средах, где подвижность растворителя больше подвижности растворенных веществ. Характеризуется осмотическим давлением.


Осмотическое давление


Когда два раствора с разной концентрацией растворенных веществ разделены полупроницаемой мембраной, на нее действует сила, направленная от более разбавленного к более концентрированному раствору. Эта сила и называется осмотическим давлением.

Вспомним, что происходит при растворении какого-нибудь вещества в растворителе. Молекулы вещества проникают в растворитель, а молекулы растворителя - в область, занятую раствором. Такая взаимная диффузия (проникновение) и приводит к выравниванию концентраций растворённого вещества и растворителя по всему объёму. Теперь представим себе ситуацию, при которой раствор и чистый растворитель разделены полупроницаемой перегородкой - она пропускает молекулы растворителя, но не пропускает молекулы растворённого вещества. Очевидно, что в этом случае выравнивание концентраций может происходить только за счёт односторонней диффузии растворителя. Молекулы растворителя будут перемещаться через мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный, вызывая в последнем повышение уровня жидкости. Другими словами можно сказать, что растворитель проникает в раствор под действием сил так называемого осмотического давления. Как только гидростатическое давление столба уравновесит осмотическое давление, процесс прекратится.

Например, в дереве под действием осмотического давления растительный сок поднимается от корней растений до самой верхушки. Но в дереве движение концентрированного раствора, т.е растительного сока, ничем не ограничено. Если же подобный раствор находится в замкнутом пространстве, например, в клетке крови, то осмотическое давление может привести к разрыву клеточной стенки, Именно по этой причине лекарства, предназначенные для введения в кровь, растворяют в изотоническом растворе, содержащем столько столовой соли (хлорида натрия), сколько нужно, чтобы уравновесить осмотическое давление, создаваемое клеточной жидкостью.
Величина осмотического давления зависит не от химической природы растворителя, а от его количества. Чем больше концентрация раствора, тем больше создаваемое им осмотическое давление. Осмотическое давление увеличивается с увеличением температуры растворов.

Полупроницаемая мембрана


Полупроницаемой мембраной называется плёнка, пропускающая молекулы растворителя и не пропускающая молекулы растворённого вещества. Такую мембрану можно вырастить самому. Для этого в раствор медного купороса нужно бросить кристаллик жёлтой кровяной соли. Кристаллик должен быть чистым - лучше всего его отколоть от большого кристалла перед самым опытом. В результате поверхность кристаллика покрывается полупроницаемой мембраной. Вода проникает через неё и вызывает рост “клетки”. Оболочка “клетки” расширяется, а в тех местах, где плёнка лопается под действием внутреннего давления, сразу же снова образуется полупроницаемая оболочка. Так происходит снова и снова. Таким образом “клетка” постепенно принимает ветвистую форму. Этот классический опыт требует терпения и аккуратности, красивые “растения” с первой попытки могут и не получиться.

Процессы разделения жидких систем играют важную роль во многих отраслях народного хозяйства. Для осуществления этих процессов уже давно применяют разнообразные способы: перегонку и ректификацию, абсорбцию и адсорбцию, экстракцию и др. Однако природа за миллионы лет эволюции живых организмов выработала наиболее универсальный и совершенный метод разделения с использованием полупроницаемых мембран. Действительно, биологические мембраны обеспечивают направленный перенос необходимых организму веществ из внешней среды в клетку, и наоборот. Без мембран невозможны были бы дыхание, кроветворение, синтез белка, усвоение пищи, удаление отходов и другие процессы.

Учёные давно стремились познать и обратить на пользу человека замечательное свойство полупроницаемых мембран - пропускать одни вещества и задерживать другие. Однако идея применения мембран для технологических целей стала реальной лишь в последнее время в связи с развитием наших знаний о природе и структуре веществ, с новыми достижениями в различных областях науки, а также в производстве синтетических полимерных материалов.


Разновидности осмоса.


Существует прямой и обратный осмос через проницаемую и полупроницаемую перегородки. Но в природе есть и другие разновидности этого процесса.
Осмос, направленный внутрь органического объема жидкости называется эндосмосом, осмос, направленный наружу - экзосмосом.
Аномальный осмос - движение растворителя через полупроницаемую мембрану, причем это движение не соответствует размеру или перепаду осмотического давления. Раствор с большим осмотическим давлением перемещается в раствор с меньшим давлением.
Электроосмос - процесс осмоса, происходящий при наложении внешнего электрического поля.

Термоосмос-прохождение жидкости через малое отверстие или пористую перегородку, термическая эффузия.

Обратный осмос


А что, если надавить на соленую воду так, чтобы она под давлением, превышающим осмотическое, двигалась в сторону пресной воды? Что тогда произойдет? Тогда получится “обратный осмос”, и из соленой воды через мембрану будет выжиматься пресная.


В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление, превышающее осмотическое, молекулы растворителя начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее. Этот процесс называется “обратным осмосом”. По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса. В процессе обратного осмоса растворитель и растворённые в нём вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистый растворитель, а все загрязнения остаются по другую её сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки. На практике, мембрана не полностью задерживает растворённые в растворителе вещества. Они проникают через мембрану, но в ничтожно малых количествах.

Поэтому очищенный растворитель все-таки содержит незначительное количество растворённых веществ. Важно, что повышение давления на входе не приводит к росту содержания солей в растворителе после мембраны. Наоборот, большее давление растворителя не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки. Другими словами, чем выше давление растворителя на мембране, тем больше чистого растворителя лучшего качества можно получить.


Значение и применение явления осмоса.

Явление осмоса играет огромную роль в процессах жизнедеятельности. Животные и растительные клетки в составе своей оболочки имеют полупроницаемые мембраны и представляют собой по существу миниатюрные осмотические системы. Величина осмотического давления в клетках многих растений составляет 5-20 атм. Этим и объясняется процесс всасывания воды корнями растений и перенос ее к вершинам даже очень высоких деревьев. Действием осмотического давления объясняется также набухание семян растений, явление «пробивания» растущими побегами земли и препятствий, лежащих на земле, и т.д.В организме человека осмос также играет очень важную роль. Клетка крови окружена мембраной, которая проницаема лишь для молекул воды, кислорода, растворенных в крови питательных веществ и продуктов жизнедеятельности; для больших белковых молекул она непроницаема. Как механизм осмоса, так и факторы, определяющие проницаемость мембран, еще не до конца изучены. Но, несмотря на это, люди широко используют знания о явлениях осмоса в промышленности и медицине. Изотонические растворы, приближающиеся по составу, величине водородного показателя и другим свойствам к сыворотке крови, называются физиологическими растворами. Они используются в медицине в качестве кровезаменителей. Электроосмос используют для удаления избыточной влаги из почв при прокладке транспортных магистралей и гидротехническом строительстве, для сушки торфа. Мембрана обладает уникальной фильтрующей способностью, она отделяет вещества от воды на молекулярном уровне и именно это позволяет любому живому организму существовать.
Применение мембран для отделения одних компонентов раствора от других имеет очень давнюю историю, восходящую еще к Аристотелю, впервые обнаружившему, что морская вода опресняется, если ее пропустить через стенки воскового сосуда. В Западных странах обратный осмос стал одним из самых экономичных, универсальных и надежных методов очистки воды, который позволяет снизить концентрацию находящихся в воде компонентов на 96-99% и практически на 100% избавиться от микроорганизмов и вирусов. В 60-е годы XX в. Было обнаружено, что если искусственно к концентрированному раствору приложить давление, больше осмотического, то будет протекать обратный процесс: молекулы воды будут переходить из концентрированного раствора в разбавленный. Тогда ученые пришли к выводу, что явление обратного осмоса можно использовать для очистки воды от различных примесей. Первоначально обратный осмос применялся для опреснения морской воды. Постепенно стали изготавливаться мембраны с различным диаметром пор, соответственно обеспечивающие разную чистоту воды на выходе. Так, ультрафильтрационные мембраны удаляют микроорганизмы, коллоидные частицы, органические соединения, но пропускают все растворенные соли. Обратноосмотические мембраны пропускают лишь молекулы воды, растворенных газов и легких минеральных солей. Несколько десятилетий мембраны активно использовались в производстве безалкогольных и алкогольных напитков, в пищевой промышленности, в фармацевтике, в электронике и др. Мембраны эффективно справляются с низкомолекулярными гуминовыми соединениями, которые придают воде желтоватый оттенок и ухудшают ее вкусовые свойства, и которые очень трудно удалить другими методами. Обратноосмотические мембраны эффективны при очистке воды с содержанием железа в концентрациях до 20 мг/л, в то время как альтернативные методы теряют свою эффективность при концентрации железа 10 мг/л. С использованием мембранных обратноосмотических систем можно получить чистейшую голубую воду. Такая вода не только безопасна для здоровья, но и сохраняет белоснежность дорогостоящей сантехники, не выводит из строя бытовую технику и систему отопления, и просто радует глаз. Мембранные системы имеют и ряд других достоинств. Во-первых, загрязнения не накапливаются внутри мембраны, а постоянно сливаются в дренаж, что исключает вероятность их попадания ъ очищенную воду. Благодаря такой технологии, даже при значительном ухудшении параметров исходной воды, качество очищенной воды остается стабильно высоким. Может лишь понизиться производительность, о чем потребитель узнает по счетчикам, встроенным в систему. В этом случае мембран) необходимо промыть специальными реагентами. Такие промывки проводятся регулярно (примерно 4 раза в год) специалистами сервисной службы Одновременно производится контроль работы установки. Другое преимущество -отсутствие химических сбросов и реагентов, что обеспечивает экологическую безопасность. Мембранные системы компактны и прекрасно вписываются в интерьер. Они просты в эксплуатации и не нуждаются во внимании со стороны пользователя.


Экспериментальное исследование


Как выпитый глоток воды попадает в клетки нашего организма?

Отгадка, как и большинство научных открытий, будет базироваться на теории и научном эксперименте. Эксперимент ставится на кухне и включает в себя три опыта.

Все опыты посвящаются одному явлению природы — осмосу.

Если два раствора разной концентрации разделить перегородкой, пропускающей молекулы воды, но задерживающей молекулы растворенного в ней вещества, то молекулы воды будут переходить в более концентрированный раствор, все больше и больше разбавляя его. Так распорядилась природа. Люди назвали это явление — “осмос”.

Нами была проведена практическая работа, целью которой было определение закономерностей изменения осмотического давления. Я подтверждала свои гипотезы с помощью опытов.

У нас возникло несколько вариантов насчёт того, от чего зависит осмотическое давление:


* от рода растворяемого вещества;

* от температуры раствора.


Опыт первый, или плачущий лимон.

Взяли лимон и порезали его на тонкие дольки. Если нож острый, то сока при этом почти не получится. Но посыплем лимонные дольки сахаром— и понаблюдаем: спустя некоторое время из долек, как по волшебству, потечет сок.

Конечно, это никакое не волшебство. Просто тут начал действовать осмос: сок потек из лимона наружу, как бы стремясь как можно сильнее разбавить образовавшийся на его поверхности концентрированный раствор сахара.

А если мама когда-нибудь солила капусту (и мы, конечно, при этом присутствовали!), то должны были заметить следующий факт: после того как нашинкованную капусту перетрут с солью, ее объем резко уменьшается, а сама капуста становится влажной. Мама говорит: капуста пустила сок. А мы теперь можем сказать: это осмос. Ведь неважно, какое растворимое в воде вещество находится снаружи: клетки — сахар или соль.

Опыт второй, или своенравная картошка.

Мы вырезали из сырой картошки три одинаковых кубика и каждый из них опустили в банку с водой, но только в одной банке воду слегка подсолили, в другой растворили как можно больше соли, а в третью - ничего не добавляли.

Спустя два часа заметили, что кубики стали различаться: первый из них (тот, что был в слабо соленой воде) остался прежнего размера,

второй (он находился в сильно соленой воде) съежился и стал значительно меньше, а третий, наоборот, разбух.

Стало понятно, что и тут сработал осмос. Первый кубик находился в слабом соляном растворе — его концентрация была примерно равна концентрации солей в картофельном соке. Второй кубик окружал раствор большей концентрации, чем концентрация солей в его собственном соке, и в результате осмоса кубик начал обезвоживаться и уменьшаться в размерах. Ну, а кубик, оставленный в водопроводной воде? С ним произошла обратная история: концентрация солей в его соке была выше, чем в воде, и вода начала переходить в кубик. Вот он и “вырос”!

Опыт третий, или морковка-насос.

Взяли морковку. Самую обыкновенную. Отрезали от нее зеленый хвостик, а вместо него вставили стеклянную трубку. Получилась пика: морковка — наконечник, а трубка — древко. Если налить в трубку соленую морскую воду, а морковку поставить в стакан с водопроводной водой, то спустя некоторое время можно заметить, что уровень воды в трубке начинает ползти вверх. Это тоже осмос.

А знаете, с какой силой водопроводная вода будет давить на морковку? Она будет давить с такой силой, что сможет уравновесить столб воды высотой добрых десять метров. Такое давление называется осмотическим.

Отгадки

Когда морковка находится не в стакане с водой, а растет на огороде, то вода попадает в ее ткани точно так же. Ведь в ее соке концентрация солей выше, чем в воде, которой поливают огород.

Когда мы пьем, вода проникает в наш организм через стенки желудка благодаря осмосу – концентрация солей в крови выше, чем в воде, вот вода и просачивается в кровь.

Когда хозяйка варит суп, она солит воду сразу, чтобы из мяса и овощей вышло как можно больше сока. Но если нам надо приготовить отварное мясо, то следует его варить сначала в несоленой воде, чтобы сок не вышел. Посолить-то ведь всегда успеется!

Когда... Впрочем, здесь лучше остановиться, потому что осмос так часто встречается в нашей жизни, что всех примеров все равно не перечислишь.

Вывод: осмотическое давление зависит от концентрации растворённого вещества.


Осмос в природе


Было подтверждено, что у клетки оболочка обладает свойствами полупроницаемой мембраны. Если поместить клетки в дистиллированную воду, происходит набухание, затем разрыв оболочек. Например, эритроциты окрасят воду в красный цвет. В растворах с высокой концентрацией солей происходит сморщивание клеток из-за потери воды. Это явление используется, например, при консервировании пищевых продуктов путём добавления больших количеств соли или сахара. Микроорганизмы при этом становятся не жизнедеятельными. Осмотическое давление крови, лимфы и тканевых жидкостей человека равно 7,7 атм. при 37 градусов. У лягушек осмотическое давление меньше, а у морских животных больше. В тканях растений осмотическое давление составляет 5-20 атм., а у растений в пустынях доходит до 170 атмосфер. Для роста и развития растительных организмов имеет большое значение соотношение между осмотическими давлениями почвенного раствора и клеточного сока. Растение может нормально развиваться лишь тогда, когда осмотическое давление клеточного сока больше осмотического давления почвенного раствора.

Полезно отметить, что осмотическое давление - главная сила, обеспечивающая движение воды в растениях и её подъём от корней до вершины. Клетки листьев, теряя воду, осмотически всасывают её из клеток стебля, а последние из клеток корня, берущих воду из почвы. Высокоорганизованные животные и человек отличаются постоянным осмотическим давлением крови. Нарушение её губительно. Понижение осмотического давления при введении больших количеств воды или в результате потери солей вызывает рвоту, судороги и т.п. вплоть до гибели.

Повышение осмотического давления введением больших количеств солей приводит к перераспределению воды. Она скапливается в тех тканях, где откладывается избыток солей, - возникают отёки.

С явлением осмоса мы часто сталкиваемся под водой. Если нырнуть в речную воду и открыть глаза, то под веками быстро возникает чувство рези. Внутри глазных клеток концентрация растворённых веществ значительно выше, чем в пресной воде, и вода начинает проникать внутрь клеток, болезненно растягивая их. Когда мы раскрываем глаза в солёной морской воде, то, как ни странно на первый взгляд, таких болевых ощущений не испытываем, поскольку концентрации соли в морской воде и клетках ткани довольно близки. Осмотическое давление в этом случае себя не проявляет, и этому можно только радоваться.

Грустное зрелище чахлых растений, поникших листьев, засыхающих деревьев в немалой степени обязано своим происхождением отсутствию осмотического давления внутри клеток погибающих растений. Если по каким-либо причинам молекулярный насос клеточных оболочек перестаёт перекачивать воду внутрь клеток, чтобы поддержать осмотическое давление жидкости на достаточном уровне, то клетки уменьшаются в размерах и гибнут.


Заключение.


В основе работы лежал экспериментальный метод исследования, который позволил доказать выдвинутую в начале работы гипотезу.

В ходе исследования осмоса, используя знания теоретического материала, связанные с изучением проблемы, вынесенной в заглавии работы, в результате практических опытов нами было установлено: осмос имеет большое значение для растительных и животных организмов, способствуя достаточному обводнению клеток и межклеточных структур, осмотическое давление зависит от концентрации растворённого вещества. Возникающее после этого осмотическое давление обеспечивает тургор клеток, т.е. их упругость. Наличие воды необходимо для нормального течения различных процессов. Поэтому данная тема актуальна для любого жителя Земли.

Многочисленными примерами мы ещё раз доказываем, что без осмоса невозможна жизнь на Земле.

Цели исследования достигнуты, гипотеза подтверждена.









Приложение 1.


Тема: Наблюдение осмоса.

Цель: изучить явление осмоса в растворах сахара, поваренной соли и медного купороса.

Приборы и материалы: раствор сахара, раствор поваренной соли и раствор медного купороса, сосуд с чистой водой, полупроницаемая мембрана, тонкая трубка, пробка, линейка, секундомер.

Содержание и метод выполнения работы: В банку с чистой водой опущена широкая стеклянная трубка, затянутая снизу полупроницаемой мембраной так, чтобы вода не затекала внутрь трубки. Сверху в толстую трубку через резиновую пробку входит тонкая стеклянная трубка. В начале опыта в трубку наливают раствор сахара до тех пор, пока уровни жидкостей в трубках и в банке не совпадут. Через некоторое время можно заметить, что высота столба раствора в трубке увеличится.

Порядок выполнения работы:

hello_html_m11212fc.jpg




















  1. Соберём установку, как показано на рисунке;

  2. Налили в трубку раствор сахара так, чтобы его уровень совпал с уровнем воды в стакане;

  3. Начнём отсчёт времени

  4. Определим с помощью линейки разность уровней жидкости в стакане и трубке через 10, 20, 30 минут;

  5. Аналогичные измерения проведём с раствором поваренной соли и медного купороса;

  6. Результаты зафиксировали в таблице.





Раствор

Время, мин

Изменение уровня в трубке, мм

раствор сахара

10

3


20

7


30

9

раствор поваренной соли

10

5


20

10


30

15

раствор медного купороса

10

3


20

6


30

9


Вывод: Опытным путём установили, что процесс диффузии через полупроницаемую мембрану (морковь) происходит из менее концентрированного раствора в более концентрированный раствор.






































Рhello_html_362ab5fc.jpgаствор сахара




















































Рhello_html_m6fd59c30.jpgаствор медного купороса
















































Рhello_html_m27e2c462.jpgаствор поваренной соли



















































Список литературы:


  1. Дытнерский Ю. И. Обратный осмос и ультрафильтрация..— Mосква, 1978;

  2. Ян Кефелек. Осмос

  3. Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон. 1890—1907.

  4. http://bio.freehostia.com

  5. Сёмке А.И. Практические работы по физике с экологическим содержанием. – Москва, 2008.hello_html_65f81113.png



Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 18 октября. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru

Общая информация

Номер материала: ДВ-100807

Похожие материалы