影響滲透現(xiàn)象的因素例析

紀(jì)云洋

摘 要：滲透作用是指兩種不同濃度的溶液隔以半透膜（只能允許溶劑分子通過而溶質(zhì)分子不能通過的隔膜），水分子或其它溶劑分子從低濃度的溶液通過半透膜向高濃度溶液中的擴(kuò)散。這種水通過半透膜擴(kuò)散的現(xiàn)象叫做滲透現(xiàn)象。學(xué)生學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容時(shí)對(duì)滲透現(xiàn)象判斷很容易出錯(cuò)，往往找不到突破口。為了使學(xué)生更好把握滲透現(xiàn)象影響因素，深刻理解滲透作用，本文結(jié)合實(shí)例從影響滲透作用的兩個(gè)角度進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：滲透作用;半透膜;濃度差

1.半透膜對(duì)滲透現(xiàn)象的影響

1.1半透膜通透性的高低

半透膜是一部分物質(zhì)能通過，同時(shí)另一部分物質(zhì)不能通過的多孔性薄膜。包括物理性的過濾膜和生物性的選擇透過性膜兩種類型，不同類型的半透膜的孔徑是不同的。物理性的過濾膜上有許多小孔，這些小孔的孔徑可以隨人的意愿調(diào)節(jié)，物質(zhì)分子能否通過這些小孔完全決定于分子的直徑。生物膜具有選擇透過性，物質(zhì)能否通過這種膜是根據(jù)生命活動(dòng)的需要與否，而不決定于物質(zhì)分子的直徑大小。因此，選擇的半透膜不同，對(duì)物質(zhì)通透性也不一樣，結(jié)果滲透現(xiàn)象也有區(qū)別。

例1.在下面的U型管裝置中，左面加上10%的葡萄糖溶液，右邊加上10%的蔗糖溶液，

在兩管的中間位置放一半透膜，靜置一段時(shí)間后，兩管中的液面變化情況是（ ）

A.如果葡萄糖和蔗糖均不能通過半透膜，右邊上升，后下降，最后平衡

B.如果葡萄糖和蔗糖均不能通過半透膜，左邊上升，后下降，最后平衡

C.如果葡萄糖能透過而蔗糖不能通過半透膜，右邊上升，后下降，最后平衡

D.如果葡萄糖能透過而蔗糖不能通過半透膜，左邊上升，后下降，最后平衡

【解析】U型管中左右兩側(cè)兩種溶液被半透膜隔開，因?yàn)檎崽堑南鄬?duì)分子質(zhì)量幾乎是兩倍的葡萄糖，雖然葡萄糖和蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，但是在相同的體積內(nèi)，蔗糖的物質(zhì)的量的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于葡萄糖物質(zhì)的質(zhì)量濃度。水分從低濃度溶液通過半透膜滲透到高濃度溶液中。一開始，蔗糖溶液中的水分子通過半透膜移動(dòng)到葡萄糖溶液的一側(cè)。直到由于兩側(cè)物質(zhì)濃度不同而產(chǎn)生的滲透壓與葡萄糖溶液一側(cè)的液柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng)相平衡。如果蔗糖和葡萄糖都不能通過半透膜，液體表面左側(cè)保持不變。如果只有葡萄糖能通過半透膜，葡萄糖分子也擴(kuò)散到蔗糖溶液一側(cè)，而水則向葡萄糖溶液一側(cè)移動(dòng)，直到兩側(cè)葡萄糖物質(zhì)濃度相等。液體的變化是，左邊葡萄糖溶液的液體表面先上升，然后下降到平衡狀態(tài)。

【答案】C

1.2半透膜表面積的大小

滲透作用不僅與半透膜的通透性有關(guān)，半透膜的表面積大小對(duì)其也有影響。半透膜的表面積越大，滲透速度加快，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)出半透膜的水量越多，滲透現(xiàn)象就越明顯。

例2.如圖1所示的甲、乙兩個(gè)滲透裝置中，兩個(gè)漏斗頸的內(nèi)徑相等，漏斗內(nèi)盛有濃度相同的蔗糖溶液，且漏斗內(nèi)液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一個(gè)水槽的清水中。兩個(gè)滲透裝置半透膜的面積不同，如下表所示。右圖2中曲線1、2、3表示漏斗液面高度隨時(shí)間的變化情況。則曲線1、2、3與甲、乙兩個(gè)裝置的對(duì)應(yīng)關(guān)系應(yīng)是（ ）

裝置編號(hào) 甲 乙

半透膜面積 S S/2

蔗糖溶液體積 T T

A.1—甲;2—乙 ? ? B.2—乙;3—甲

C. 1—乙;2—甲 ? D.2—甲;3—乙

【解析】由題可知：蔗糖分子不能通過半透膜，水分子可以通過，兩個(gè)裝置里有著相同的蔗糖溶液體積。乙裝置的半透膜面積為甲裝置的半透膜面積的一半。因此，相對(duì)于乙裝置，甲裝置單位時(shí)間內(nèi)有大量水分子通過半透膜從燒杯進(jìn)入漏斗，導(dǎo)致液體表面上升較快。但由于兩裝置漏斗內(nèi)蔗糖溶液體積相同，最終漏斗頸液面具有相同的高度。

【答案】D

2.溶液濃度對(duì)滲透現(xiàn)象的影響

半透膜兩側(cè)溶液之間的濃度差，也反映溶劑分子（包括水分子）多少。在有半透膜的前提下，便可發(fā)生滲透作用。如果是同種溶質(zhì)溶液，濃度高的單位體積水分子少，濃度低的單位體積水分子多，故總體上水分子的運(yùn)動(dòng)是從低濃度溶液向高濃度溶液。并且半透膜兩側(cè)的濃度差越大，單位時(shí)間進(jìn)出半透膜的水量越多，滲透裝置液面變化越明顯。

例3.某同學(xué)設(shè)計(jì)滲透裝置的實(shí)驗(yàn)如圖所示（開始時(shí)狀態(tài)），圖中豬膀胱膜允許單糖透過。燒杯中盛放有蒸餾水，倒置的長(zhǎng)頸漏斗中先裝入蔗糖溶液，一定時(shí)間后再加入蔗糖酶。該實(shí)驗(yàn)過程中最可能出現(xiàn)的是（ ）

A.漏斗中液面先上升，加酶后繼續(xù)上升，然后下降

B.漏斗中液面開始時(shí)先上升，加酶后即下降

C.加酶后可以在燒杯中檢測(cè)出葡萄糖、果糖和蔗糖酶

D.加酶前后，在燒杯中都可以檢測(cè)出蔗糖

【解析】長(zhǎng)頸漏斗中裝有蔗糖溶液，燒杯中盛放有蒸餾水，兩者被半透膜隔開，開始時(shí)半透膜兩側(cè)存在濃度差，水分流向濃度高的一側(cè)，導(dǎo)致漏斗中液面開始時(shí)先上升。漏斗中加入蔗糖酶后，蔗糖酶將蔗糖分解成葡萄糖和果糖，漏斗中溶液物質(zhì)的量濃度變大，所以液面應(yīng)該繼續(xù)上升。分解產(chǎn)生的葡萄糖和果糖分子可通過半透膜進(jìn)入燒杯，但畢竟進(jìn)入燒杯需要一定的時(shí)間，所以然后再下降。蔗糖酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)大分子物質(zhì)，所以不能通過半透膜。

【答案】A

總之，只要抓住滲透作用發(fā)生必須具備兩個(gè)基本條件（一是具有半透膜，二是半透膜兩側(cè)有濃度差），通過對(duì)滲透裝置分析，便可輕松解決影響滲透現(xiàn)象因素的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]朱正威，趙占良.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書：生物：必修1分子與細(xì)胞[M].北京：人民教育出版社，2007：60-63.