Работа 11. Получение полупроницаемой перепонки и наблюдение явлений осмоса

Осмос – это процесс диффузии растворителя (воды) через полупроницаемые мембраны. Полупроницаемые мембраны имеют поры малого диаметра, через них могут проходить только небольшие молекулы растворителя и не могут проходить молекулы растворенных веществ. Осмос может протекать в осмотических системах, состоящих из растворов разной концентрации, разделенных полупроницаемой мембраной. Осмос направлен в сторону раствора, концентрация которого выше (концентрация воды в таком растворе меньше). В результате осмоса объем раствора увеличивается, а концентрация снижается, в нем возникает дополнительное гидростатическое давление, передаваемое на стенки сосуда, в котором находится раствор.

Осмос направленный внутрь какой-либо системы (клетки) называют эндосмосом, а осмос, направленный из системы называют экзосмосом.

Осмос можно наблюдать в искусственных осмотических системах. Например, если в раствор сульфата меди (СuSО₄) внести каплю гекса­цианоферрата калия (К₄[Fе(СN)₆]), на поверхности капли в результате химической реакции образуется полупроницаемая пленка из гекса­цианоферрата меди Cu₂[Fe(CN)₆]. Реакция идет по уравнению:

2СuSO₄ + K₄[Fe(CN)₆] = Cu₂[Fe(CN)₆] + 2К₂SО₄

Пленка, окружающая каплю сульфата меди, образует мешочек или, как его называют, искусственную «клеточку» Траубе. В зависимости от того, где, в «клетке» или за ее пределами, концентрация будет выше, можно наблюдать эндо- или экзосмос.

Цель работы.

1. Получить искусственную «клеточку» Траубе и наблюдать эндо- и экзосмос.

2. Наблюдать образование полупрони­цаемой перепонки вокруг кристаллика гексацианоферрата (II) калия в растворе сульфата меди с помощью стереоскопического микроскопа.

Ход работы. Наблюдение эндосмоса. В стаканчик на 50 мл нали­вают больше половины 0,5 М раствора сульфата меди и пипеткой ос­торожно вносят 1…2 капли 1,0 М раствора гексацианоферрата (II) калия. Образуется искусственная клеточка. Так как концентрация рас­твора желтой кровяной соли внутри «клеточки» выше, чем в окру­жающем ее растворе сульфата меди, вода устремится внутрь «кле­точки». Вследствие этого её объем будет увеличиваться. При внима­тельном наблюдении можно заметить, что по мере увеличения «кле­точки» в растворе сульфата меди происходит перемещение струек жидкости от поверхности «клеточки» вниз. Объясните это явление.

Наблюдение экзосмоса. В пробирке готовят 0,1 М раствор гекса­цианоферрата (II) калия путем разбавления 1,0 М раствора (1 мл 1,0 М раствора + 9 мл воды). Пипеткой вносят несколько капель этого рас­твора в стаканчик с 0,5 М раствором сульфата меди. Так как концен­трация раствора внутри образующихся клеточек будет меньше, чем в окружающем их растворе, вода будет устремляться наружу, а «клетки» будут сжиматься, превращаясь в сгустки пленок из гексоцианоферрата меди.

Наблюдение эндосмоса с помощью стереоскопического микро­скопа. В фарфоровую чашку наливают 5…10 мл 0,1 М раствора суль­фата меди, помещают в него кристалл гексацианоферрата (II) калия и рассматривают в микроскоп. На поверхности кристалла образуется мешочек, стенками которого является пленка из гекса­цианоферрата меди. Так как концентрация раствора вокруг кристалла выше, происходит постепен­ное увеличение объема мешочка с раствором за счет эндосмоса. Пленка из гексацианоферрата (II) меди непрочная, поэтому под давле­нием воды, поступающей в мешочек происходит ее разрыв. В месте разрыва образуется новая пленка. В результате этого увеличение объе­ма мешочка будет пульсирующим.

После выполнения работы делают зарисовки и пояснения к ним.

Вопросы:

1. Что такое осмос, эндо- и экзосмос, полупроницаемость, осмотическая система? Направление осмоса?

2. Как можно получить полупроницаемую перепонку и наблю­дать эндо- и экзосмос?

Материалы и оборудование: 0,5 М раствор сульфата меди (СuSO₄5Н₂О), 1,0 М раствор и кристаллы гексацианоферрата калия (K₄[Fe(CN)₆]), стаканы на 50 мл, фарфоровые чашки, пробирки, мер­ные пипетки на 5 и 10 мл, глазные пипетки, стереоскопический микро­скоп.