Demonstracija Osmoze pomoću gumenih bombona

Što je osmoza?

Osmoza se definira kao kretanje molekula vode iz otopine s višom koncentracijom molekula vode u otopinu s nižom koncentracijom molekula vode, kroz polupropusnu (djelomično propusnu) membranu stanice. Što znači koncentracija molekula vode? To je samo proporcija vode u otopini.

Otapalo, topljiva tvar i otopina

Kada govorimo o osmozi, vjerojatno ćete često čuti i termine otapalo, topljiva tvar i otopina. Idemo vidjeti što je to zapravo.

Otapalo je svaka tvar koja otapa drugu tvar koju u nju stavimo. Najčešće otapalo je voda. Znamo da će se, ako u vodu stavimo šećer, on otopiti. To je važan proces jer u našem organizmu voda otapa ione i proteine u našim stanicama.

Iz našeg gornjeg primjera, šećer je topljiva tvar. Topljiva tvar je tvar koja se otapa u drugoj tvari. Dakle, šećer (topljiva tvar) se otapa u vodi (otapalo).

Proizvod koji dobijemo zove se otopina. Otopine mogu biti različite koncentracije, ovisno o tome koliko topljive tvari otopimo u otapalu. Ako u vodu dodamo više šećera, otopina će biti slađa i gušća.

Da rezimiramo – kada se šećer (topljiva tvar) otopi u vodi (otapalu) dobivamo mješavinu vode i šećera (otopina).

Što je polupropusna membrana?

Zamislite membranu kao neki zid s pukotinama (polupropusna je!). Kada otopine s obje strane membrane imaju istu koncentraciju, ne događa se ništa zanimljivo - jednaka je vjerojatnost da će se molekule vode pomaknuti sa svake strane membrane pa će koncentracija ostati ista.

Međutim, ako promijenimo koncentraciju otopine na jednoj strani membrane, na primjer, dodamo sol na jednu stranu - molekule vode će se sada kretati sa strane gdje ih ima više na stranu gdje ih ima manje. To će trajati sve dok se ravnoteža ponovno ne uspostavi.

To stanje različitih koncentracija nazivamo i osmotski tlak i zato će se količina tekućine povećavati na strani gdje ima više soli (manje vode), a smanjivati na strani gdje je koncentracija soli manja (više vode), sve dok se osmotski tlak ne izjednači. Cilj je dostići stanje ravnoteže ili ekvilibrija, u kojem su koncentracije jednake na obje strane membrane.

Ovdje imamo 2 objašnjenja tog procesa:

• Mehaničko objašnjenje je da molekule soli blokiraju kretanje molekula vode pa je manja vjerojatnost da će se pomaknuti sa strane gdje je koncentracija soli veća. Kad ima manje molekula soli, molekule vode se kreću lakše i slobodnije kroz membranu.
• Kemijsko objašnjenje je da se molekule soli sastoje od iona - Na + i Cl-. Budući da su molekule vode također djelomično nabijene, molekule soli privlače molekule vode i stoga one ostaju na svojoj strani membrane. Gdje ima manje ionskih veza (manje molekula soli), voda lakše i brže prelazi na drugu stranu.

Zašto je osmoza važna?

Osmoza je neophodna za opstanak svih živih organizama. Omogućuje hranjivim tvarima i mineralima da se kreću unutar stanica, a i da se otpad i višak izbaci iz stanica. Na primjer, biljke apsorbiraju vodu iz zemlje kroz proces osmoze.

Pokušajte se sjetiti kada ste zadnji put jeli nešto slano, npr čips. Sigurno ste poslije bili jako žedni. To je zato što sol otežava prolazak vode u stanicu kroz polupropusnu membranu i koliko god pili, teško je utažiti žeđ.

Idemo sada na jednostavan način demonstrirati proces osmoze koristeći gumene bombone i različite otopine.

Potrebni materijali za demonstraciju osmoze

• Gumeni bomboni (gumeni medvjedići). Gumene bombone možete kupiti u bilo kojoj prodavaonici mješovite robe. Mi smo koristili Haribo gumene medvjediće i oni su dobro poslužili za naš eksperiment. Nije važno koje gumene bombone koristite, ali bilo je komentara da neke vrste/marke gumenih bombona neće dobro poslužiti i da će se samo rastopiti. Najbolje je imati najmanje 4 gumena medvjedića kako biste lakše usporedili sve eksperimentalne rezultate i originalnog gumenog medvjedića.
• Voda. 2 decilitra vode bit će dovoljno. U 2 čaše ćemo dodati po 1 decilitar vode.
• Sol. 1 velika žlica soli bit će dovoljna da djeluje kao topljiva tvar i stvori koncentriranu otopinu.
• Ocat. Trebat će nam 1 decilitar octa koji će nam poslužiti kao druga otopina i njega ćemo naliti u treću čašu.
• Tri čaše. Budući da ćemo imati 3 eksperimentalne grupe, trebat će nam 3 čaše. U prvu čašu ćemo dodati čistu vodu. U drugu čašu ćemo dodati vodu i sol. U treću čašu ćemo dodati ocat.

Postupak demonstracije osmoze pomoću gumenih bombona

Pogledajte video na početku članka za primjer kako provesti eksperiment. Kao što je spomenuto u odjeljku potrebni materijali, mi smo koristili tri vrste otapala (voda, slana voda i ocat), ali možete eksperimentirati s bilo kojom drugom vrstom otapala.

1. Pripremite 4 gumena bombona (po jedan za svaku vrstu otapala, +1 za usporedbu). Gumeni bomboni su izvrsni za ovaj eksperiment jer su napravljeni od šećera, vode i želatine. Želatina se ne otapa u vodi, ali propušta vodu pa funkcionira kao polupropusna membrana.
2. Pripremite svoja otapala. U jednu čašu stavite čistu vodu, u drugu vodu s velikom žlicom soli, a u treću ocat. 1 decilitar tekućine u svakoj čaši bit će više nego dovoljan. Također možete eksperimentirati s različitim mješavinama, poput ulja, mlijeka ili gaziranih sokova da vidite što će se dogoditi.
3. Stavite po jedan gumeni bombon u svaku otopinu. Ostavite jedan gumeni bombon sa strane kako biste poslije mogli usporediti. Ostavite gumene bombone u njihovim otopinama nekoliko sati. Provjerite svaka 3 sata da vidite promjene.

Rezultati pokusa demonstracije osmoze

• Nakon 9 sati, u našem eksperimentu se najviše povećao medvjedić koji je bio u vodi. Voda je ušla unutra! U gumenom bombonu je samo malo vode, tako da je osmotski pritisak bio snažan.
• Medvjedić u slanoj vodi se samo malo povećao. Kao što smo i očekivali, što je manja razlika u koncentracijama, manje će vode prijeći na drugu stranu. U slanoj vodi je manja koncentracija vode, pa i manji pritisak da uđe u gumeni bombon.
• Medvjedić u octu se također povećao što znači da on sadrži više vode nego što se nalazi u gumenom bombonu. No medvjedić se počeo raspadati što znači da je kiselina u octu počela razgrađivati želatinu iz bombona.

Koje ste otopine vi koristili? I kakvi su rezultati? Ostavite komentar jer nas baš zanima kako različite otopine, npr. mlijeko, gazirana pića, itd. utječu na proces osmoze.

Što ćete naučiti i koje vještine ćete razvijati?

• Znanja iz kemije i biologije. Osmoza, polupropusna membrana, otopine itd., igraju veliku ulogu u funkcioniranju živih organizama. Rasprava o njima pomoći će nam da bolje razumijemo što se događa na staničnoj razini.
• Što je osmoza i kako djeluje. Bez osmoze ne bi bilo života. Stoga je razumijevanje osmoze važno za razumijevanje biologije.
• Znanstvena metoda i provođenje eksperimenata. Ovdje smo proveli znanstveni eksperiment s 3 eksperimentalne varijable (voda, slana voda, ocat) i kontrolnom varijablom (gumeni bombon kojeg nismo stavili ni u jednu otopinu). To nam je omogućilo kontrolu nad svakim aspektom koji bi mogao utjecati na ishod eksperimenta.
• Iskustveno učenje. Najbolje učimo kroz iskustvo, a ovdje provodimo vlastiti eksperiment. Dakle, nova znanja uz zabavu su zagarantirana!

Nadamo se da ste i vi uživali u ovom pokusu. Ako ste raspoloženi za još zanimljivih aktivnosti, imamo neke za preporučiti.

• Ako ste zainteresirani za učenje o difuziji, procesu sličnom osmozi, možete pogledati članak Kako demonstrirati difuziju s vrućom i hladnom vodom.
• Također preporučujemo aktivnost koja objašnjava oksidaciju i kako kisik reagira s elektronima u pokusu oksidacije s jabukom.
• Ako ste zainteresirani za izradu vlastitog slatkiša, možete pogledati Kako napraviti kristale od šećera.
• I na kraju, ako ste zainteresirani za učenje o polarnosti i kemijskom svojstvu atoma, možete saznati o tome u jednostavnom, ali zabavnom pokusu polariteta s mlijekom i bojama.

Sretno eksperimentiranje!