对“渗透作用”实验的拓展

张晓伟

(安徽省淮南第二中学 232000)

“渗透作用”实验是让学生通过对渗透实验现象的观察，加强学生对渗透作用原理的认知。目前已有较多的教师对渗透实验已经做了拓展和改进。如“大分子物质是否能够穿过半透膜[1]”、“渗透实验的应用拓展[2]”和“半透膜选材改进[3]”等。本实验从增强实验探究性的角度设计拓展，以帮助学生解决在认识渗透作用过程中出现的问题，加强对于教材知识的思考，提高科学素养。

1材料方法

1.1 实验材料 鱼鳔1个、0.3g/mL蔗糖溶液200mL、清水、红墨水、小烧杯2个、玻璃滴管2支和试管夹1个。

1.2 实验原理 该实验通常的设计是使用鱼鳔作为半透膜[3]，在滴管的下端封口。这样，仅能让实验材料中的清水通过，而蔗糖没办法通过。滴管内的蔗糖溶液浓度大，渗透压高，对水的吸引力强。在单位时间内, 水分子由烧杯透过半透膜进入滴管内的数量,多于水分子由滴管透过半透膜进入烧杯内的数量。因此,滴管管内的液面迅速上升。

由于滴管上端很小，所以学生会发现液面很快地上升到滴管顶端。如果此时在滴管的顶端也设计增加1层半透膜封口(图1)，滴管内的水是否会从上端外壁流下来呢？如果能够流下来，水又重新回到烧杯之中，而滴管中渗透压没有改变，水是否又会继续上升？

图1 渗透拓展实验B吸管模拟装置

1.3 实验过程 具体实验过程如下：

(1)取2支型号相同的滴瓶滴管，分别标号A、B,取下2支滴管的胶头，仅保留玻璃部分即可，用鱼鳔作半透膜封住A、B滴管的大口端。

(2)向2支滴管中加入等量的0.3g/mL的蔗糖溶液(滴管大口端在下，小口端在上，加入溶液距小口端顶端2～3cm为宜)和2滴红墨水(红墨水可透过半透膜)混合。B滴管小口端用半透膜封口，A滴管小口端不用半透膜封口。在距2支滴管顶端1cm处的玻璃外壁围上一圈棉花。

(3)将2支滴管同时放入装有等量清水的烧杯中，使2支滴管内液面高度与烧杯内清水液面持平，用试管夹固定滴管。一段时间后观察2支滴管液面上升的情况，以及棉花上是否出现红色。

2实验结果

A滴管内液面很快上升到顶端，并溢出较多，有红色液体从顶端流出，棉花被染红；B滴管内液面上升至顶端，能看到红色墨水，但棉花上未出现红色，说明滴管内的水分并没有较多地从滴管内流出。

3讨论

3.1 实验现象讨论 当B滴管上下两端都封上半透膜后，水便不能从顶端流下来。原因是当部分水透过半透膜在上端形成水膜时，下面的水就不会再上升了。因为这部分透过上端半透膜的水除了受到向下的重力外，还会受到一个向下的渗透压力。上端透出的水，受下端液体挤压向上的力，同时受向下的渗透压力和向下的重力，三者平衡，因而水就不再上涌，也不会下降。

3.2 本实验可改进的地方 实验过程中加入了红墨水能帮助观察实验现象，但也会出现一些干扰。如果棉花上偶然出现一些红色，将很难得出以上的结论。或者，可在上端管口下一点的位置包一层无水硫酸铜，可使操作更方便。