Содержание

Введение………………………………………………………………………………..3

Практическая часть

Опыт 1. Моделирование явления осмоса ………………………………………….4

Опыт 2. «Сентиментальный лимон» ……………………………………………….4

Опыт3. «Худеющая капуста»……………………………………………………….5

Опыт 4. «Своенравная картошка»…………………………………………………5

Опыт 5. «Загадочные ветки с одного дерева»……………………………………...5

Теоретическая часть

Понятие об осмосе……………………………………………………………………...6

Примеры осмоса………………………………………………………………………..7

Применение осмоса…………………………………………………………………….7

Заключение……………………………………………………………………………...8

Жажда… нестерпимое желание пить. Такое случалось с каждым человеком в знойный день или после интенсивных физических нагрузок, а может быть после приема соленой пищи…

Однажды наслаждаясь очередным глотком чистой питьевой воды, я задумался, почему такое блаженное состояние вызывает поглощение этого привычного, безвкусного и бесцветного вещества.

Из энциклопедии узнал, что организм человека примерно на 70% состоит из воды. Но распределена она в разных органах неравномерно: самая богатая водой ткань – стекловидное тело глаза содержит 99% воды, головной мозг состоит из воды на 90%, а скелет на 20 %, самая бедная водой ткань – эмаль зуба – в ней воды всего 0,2%.

Что значит хотеть пить?! Это значит, что клеткам нашего организма не хватает воды, пришел к выводу я.

-Каким же образом выпитая вода попадает в клетки нашего тела? Спросил я учителя.

-Это происходит благодаря осмосу. Ответила Рита Геннадьевна и предложила провести серию опытов, которые объяснили мне это явление и были положены  в основу работы. 

Опыт « Моделирование явления осмоса»

Приготовил сахарный сироп – насыщенный раствор сахара. Налил сироп доверху в два стакана, один прикрыл целлофаном, другой пергаментом. Проследил, чтобы под пленкой не осталось пузырьков воздуха. Стаканы поставил в большие стаканы, заполнил водой и оставил на некоторое время. Уже через два часа пленки, которыми были закрыты стаканы с сиропом, раздулись: над стаканами образовались пузыри.

Объяснение. Чтобы понять, что произошло, надо выяснить, что такое полупроницаемая мембрана. Это такая пленка, которая задерживает одни молекулы и в то же время пропускает другие. Целлофановая и пергаментная пленки пористые, но поры в них настолько малы, что для молекул сахара они непроницаемы. По обе стороны таких перегородок есть вода, но стой стороны, где находится раствор сахара, на каждый участок поверхности приходится меньше молекул воды. Поэтому со стороны воды через мембрану проходит больше молекул, и это приводит к тому, что объем жидкости в стакане увеличивается и, следовательно, полупроницаемая пленка раздувается. В природе все стремиться к равновесию, в данном случае - к выравниванию концентрации растворов. И вскоре равновесие наступает: сколько молекул воды поступает в стакан с сиропом, столько же из него и выходит в наружный сосуд. Поэтому пузырь получается не слишком большим.

Физико-химическое явление, которое я наблюдал, называется осмосом, а давление, заставляющее пленку изгибаться, - осмотическим давлением.

(Приложение 1).

Опыт «Сентиментальный лимон»

Острым ножом отрезал тонкий ломтик лимона и положил его на блюдце. Заметил, сока на поверхности почти нет. Посыпал дольку сахарным песком и очень скоро лимон пустил сок.

Объяснение. Работает осмос. На поверхности лимона образуется концентрированный раствор сахара, и сок, гораздо менее концентрированный, стремиться разбавить этот раствор, он проникает сквозь клеточные мембраны и выходит наружу – точно так же, как в предыдущем опыте вода из банки устремлялась в стакан с сиропом. (Приложение 2)

Опыт «Худеющая капуста»

Нашинковал капусту, посыпал солью, хорошенько потер – капуста дала сок и сразу же уменьшилась в объеме.

Объяснение. Это явление осмоса. Так происходит, когда капусту квасят. А капустные салаты непременно советуют потереть, чтобы выделился сок, и капуста стала мягче и нежнее. (Приложение 3)

Опыт «Своенравная картошка»

Вырезал из картофеля три кубика, примерно одинакового размера (2х2х2 см). Приготовил три стакана. В один налил подсоленную воду, в другой концентрированный раствор соли, а в третий - просто воду из крана. В каждый стакан опустил по картофельному кубику. Через три часа внимательно рассмотрел кубики. У того, который находился в подсоленной воде, никаких изменений не обнаружил. А вот два других изменились, и заметно. Тот кубик, который лежал в концентрированном растворе соли, намного уменьшился (1,7х1,7х1,5см), а тот, который опустил в воду, стал, наоборот, заметно больше (2,6х2,4х2,3 см).

Объяснение. Почему не изменился первый кубик? Он был в разбавленном растворе, и концентрация соли оказалась примерно той же, что и в самом картофельном соке. Кубик, который находился в концентрированном растворе, стал отдавать воду, снижая концентрацию этого раствора; вода из картофеля уходила, и кубик съёжился. А последний кубик, тот, что был в воде, стал поглощать воду и увеличился в размерах. (Приложение 4)

Опыт «Загадочные ветки с одного дерева»

Две ветки с одного дерева обрезал разными способами: под водой и на воздухе. Опустил в воду с чернилами. За 15 минут вода в первой ветке продвинулась по стеблю на 3 см, во второй ветке за это же время поднялась на 0,9 см.

Объяснение. Это осмос заставляет воду двигаться против силы тяжести, снизу вверх (в природе от корней к листьям). Вода во втором случае поднялась незначительно, потому что капилляры растений очень тонкие, они легко забиваются воздушными пробками – крохотными пузырьками воздуха. И тогда поступление воды прекращается. А когда стебель срезан под водой, как в первом случае, то воздушным пробкам неоткуда взяться.

Теперь мне понятен, смысл совета, который дают опытные цветоводы: если хотите, чтобы срезанные цветы стояли в вазе как можно дольше, обрезайте стебли не на воздухе, а под водой. (Приложение 5)

Понятие об осмосе

Осмос (от греческого osmos – толчок, давление), самопроизвольный переход растворителя через полупроницаемую мембрану, не пропускающую растворенное вещество. Для того чтобы сохранить первоначальный состав раствора, необходимо приложить к раствору дополнительное давление, называемое осмотическим.

Выравнивание концентраций растворов, разделенных полупроницаемой мембраной лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Фильтрующая способность природной мембраны уникальна, она отделяет вещества от воды на молекулярном уровне и именно это позволяет любому живому организму существовать.

Явление осмоса открыто в 1805 году русским академиком Г.Ф. Парротом. Голландский химик Я.Г. Вант-Гофф установил, что при постоянной температуре осмотическое давление возрастает пропорционально концентрации растворенного вещества, с повышением же температуры давление растет пропорционально первой степени температуры.

Посредством осмоса в клетки всех растительных и животных организмов поступает вода. Установлено, в крови человека при 370С осмотическое давление равно 7,7атм. У млекопитающих оно меняется в пределах 7,5-9 атм, а у костистых рыб – в диапазоне от 10 до 15 атм. У луговых растений осмотическое давление поддерживается на уровне 5-10 атм, у солончаковых и пустынных - на уровне 60-80, иногда 100 атм, а у семян при небольшой влажности приближается к 400 атм.

Примеры осмоса

Явлением осмоса объясняются процессы:

-у растений: «оживление» увядших цветов в воде, набухание семян, прорастание растений сквозь асфальтовое покрытие дорог и тротуаров;

- у животных: подкладка скорлупы куриного яйца является естественной мембраной, через неё проходят молекулы кислорода, но задерживаются загрязнители;

-у человека: поступление переваренной пищи из кишечника в кровь, и выведение углекислого газа из крови через лёгкие.

С явлением осмоса мы сталкиваемся во время купания. Если нырнуть в речную воду и открыть глаза, то под веками быстро возникнет чувство рези. Внутри глазных клеток концентрация растворенных веществ значительно выше, чем в пресной воде, и вода начинает проникать внутрь клеток, болезненно растягивая их. Когда мы раскрываем глаза в соленой 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.

Применение осмоса

-Исторические сведения. В эпоху построения египетских пирамид не существовало взрывчатых веществ. Для отвала скальных пород египтяне использовали явление осмоса. С этой целью в скале делалось отверстие, куда забивался деревянный клин. При поливании водой клин постепенно разбухал и раздвигал скальные стенки. Так производился отвал породы. После этого крупные куски известняка на катках и полозьях перевозили к месту построения пирамид.

-Современность. В последнее время осмос стали применять при очистке сточных вод. Для этого резервуар со сточными водами отделяется от чистой воды полупроницаемой мембраной. Накладывая на такую систему давление, противоположное осмотическому, которое не только компенсирует осмотическое давление, но и значительно превышает его, заставляют молекулы растворителя проходить через полупроницаемую перегородку не в направлении разбавления раствора (обычном направлении осмоса), а в противоположном направлении. При этом растворитель (вода) уходит из растворенного вещества и сточные воды постепенно очищаются.

Общий вывод:

положенный в основу работы экспериментальный метод, позволил достичь поставленной цели исследования и подтвердить выдвинутую гипотезу. Многочисленные примеры представленные в опытной части и теоретическом материале доказывают, что осмос важнейший физико-химический процесс и без него невозможна жизнь на Земле.

Теперь я знаю ответ на вопрос, с которого все началось «Каким же образом выпитая вода попадает в клетки нашего тела?». Оказывается, когда мы пьем, вода проникает через стенки желудочно-кишечного тракта благодаря осмосу, потому что концентрация солей в крови выше, чем в воде.

Осмос имеет большое значение для растительных и животных организмов, способствуя достаточному обводнению клеток и межклеточных структур. Возникающее после этого осмотическое давление обеспечивает тургор клеток, т.е. их упругость. Наличие воды необходимо для нормального течения различных процессов.

Даже небольшой дефицит влаги приводит организм к тяжелейшим расстройствам: резко падает вес тела, уменьшается объем и увеличивается вязкость крови, снижается секреция пищеварительных желез. Потеря 10% жидкости приводит к дегидатационному отравлению – серьезным расстройствам кровообращения и центральной нервной системы, потеря же 15-20% может закончится фатально.

Я рассчитал, что моя изящная фигура весом в 48 кг вмещает в себя 32 л воды, из которых почти 20 л булькают внутри клеток, а 12– плещутся во внеклеточном пространстве. Этот объем я поддерживаю ежедневным приемом 1,7 л воды (расчет питьевой воды).

Предлагаю каждому провести подобные вычисления и наблюдения за собственным организмом, так как я уверен - эта тема актуальна для любого жителя Земли.

Литература

1. Опыты без взрывов

2. Савина Л.А.Энциклопедия .Я познаю мир. Химия. Астрель Транзкнига Москва 2006

3. Химия и жизнь