Astăzi vă oferim o altă activitate STEM amuzantă propusă de Education World, pe care o puteți organiza în timpul școlii de vară, în tabere sau, de ce nu, chiar acasă.

Activitatea de astăzi explică fenomenul de osmoză și rolul osmozei în funcționarea organismului uman.

Osmoza în acțiune

Osmoza este procesul prin care un lichid, o soluție cu o concentrație scăzută se deplasează printr-o membrană semipermeabilă către o zonă cu o concentrație mai mare de soluție. Ca înțelegere, pentru elevi acesta poate fi un concept provocator, așa că un instrument valoros de învățare poate fi să le oferiți oportunitatea de a face un simplu experiment concret. Experimentul de mai jos, oferit de Untamed Sciece este simplu de urmat și oferă instrucțiuni complete pentru a face o demonstrație captivantă.

Experiment de osmoză: dizolvarea cojii de ou cu oțet

Cum ne menține osmoza sănătoși?

Chiar acum, pe măsură ce citiți asta, se întâmplă milioane de lucruri în corpul vostru. Mâncarea pe care ai mâncat-o cu puțin timp în urmă își face drum printr-o suspensie apoasă din stomac și intestinul subțire. Rinichii tăi lucrează din greu pentru a elimina reziduurile și apa suplimentară. Glandele lacrimale din apropierea ochilor tăi secretă lacrimi, care permit pleoapele tale să se închidă fără a-ți zgâria globii oculari.

Care este un lucru pe care toate aceste procese au în comun? Toate se bazează pe osmoză: difuzia apei dintr-un loc în altul. Osmoza are un rol important în fiecare dintre aceste procese și este o forță importantă pentru menținerea sănătoasă a fiecărei celule din corpul nostru. Osmoza este greu de văzut fără microscop. Dar dacă ne creăm propriul model al unei celule, folosind un ou de găină fără coajă, putem vedea ce se întâmplă atunci când manipulăm echilibrul osmotic din interiorul „celulei”!

Materiale

• 3 ouă
• 3 pahare (suficient de mari cât să conțină un ou plus lichid care să le acopere)
• 3 cuțite de unt
• Oțet alb (aproximativ 3 căni mari)
• Apă distilată (aproximativ 2 căni mari)
• Sirop de porumb subțire ((aproximativ 3 căni mari) 1 ¼ căni)
• Lingură găurită
• Cupă de măsurat (1)
• Linguri de măsurat (1 mare și una mică)
• Bilețele autocolante și marker
• Cântar (opțional)

Procedura

Notă: Este în regulă să atingeți ouăle, dar nu uitați să vă spălați pe mâini după aceea pentru a evita orice surpriză neplăcută!

1. Puneți câte un ou în fiecare pahar. Se toarnă suficient oțet pentru a acoperi fiecare ou. În jurul oului vor începe să se formeze bule și acesta va pluti în sus. Pentru a-l menține scufundat, pune un cuțit de unt în pahar pentru a-l ține apăsat.

2. Pune cele trei pahare la frigider și lasă-le să stea 24 de ore.

3. Ținând ușor oul în pahar, vărsați oțetul vechi. Înlocuiți-l cu oțet proaspăt și lăsați la frigider încă 24 de ore. Repetați acest proces până când cojile sunt complet dizolvate și rămâne doar membrana. Acest lucru ar trebui să dureze aproximativ 2-3 zile.

4. Scoateți ușor ouăle folosind lingura cu găuri și clătiți-le cu apă de la robinet în chiuvetă. Clătiți și paharele goale.

5. Puneți ușor ouăle fără coajă deoparte pe o farfurie.

6. Pregătiți trei soluții diferite de zahăr+apă după cum urmează, etichetând cu notițele autocolante:

Paharul 1: Etichetați „hipertonic”. Se toarnă o cană de sirop de porumb.

Paharul 2: Etichetă „izotonic”. Adăugați 1 ½ linguriță de sirop de porumb în cupa de măsurare cu o ceașcă și umpleți restul cu apă distilată. Se toarnă în pahar (asigură-te că ai scos tot siropul de porumb!) și se amestecă pentru a se dizolva.

Paharul 3: Eticheta „hipotonic”. Turnați o cană de apă distilată.

Puneți ușor câte un ou fără coajă în fiecare pahar și lăsați să stea la frigider pentru încă 24 de ore.

Desenați în caietul de experimente un tabel:

Soluția	Greutatea la început	Greutate finală
hipertonic	grame	grame
izotonic
hipotonic

7. Scoateți paharele din frigider și puneți ușor ouăle pe o farfurie. Dacă ați cântărit ouăle înainte de a le pune în fiecare soluție, cântăriți-le din nou. Ce s-a întâmplat cu fiecare dintre ouă?

Cum funcționează osmoza?

Osmoza este termenul științific care descrie modul în care apa ”curge” în diferite locuri în funcție de anumite condiții. În acest caz, apa se deplasează în diferite zone pe baza unui gradient de concentrație, adică soluții care au concentrații diferite de particule dizolvate (în cazul acesta siropul de porumb) în ele. Apa curge întotdeauna spre zona cu cele mai multe substanțe dizolvate, astfel încât, în final, ambele soluții au o concentrație egală de substanțe dizolvate. Gândiți-vă ce se întâmplă dacă ați adăuga o picătură de colorant alimentar într-o cană de apă – chiar dacă nu ați amestecat-o, s-ar dizolva în cele din urmă de la sine în apă. În sistemele biologice, diferitele soluții sunt de obicei separate printr-o membrană semipermeabilă, cum ar fi membranele celulare sau tubulii renali. Acestea acționează ca o plasă care ține substanțele dizolvate prinse, dar totuși permit apei să treacă liber. În acest fel, celulele își pot păstra toate „elementele” componente, dar totuși permit un schimb de apă.

Acum, gândiți-vă la interiorul unui ou. Există multă apă în interiorul oului, dar și multe alte lucruri (adică substanțe dizolvate), cum ar fi proteinele și grăsimile. Când ați plasat oul în cele trei soluții, cum credeți că a diferit concentrația de substanțe dizolvate între interiorul oului și exteriorul oului? Membrana de ou acționează ca o membrană semipermeabilă și menține toate substanțele dizolvate separate, dar permite trecerea apei.

Cum a făcut osmoza să se schimbe mărimea oului (sau nu)?

Dacă pașii de mai sus funcționează corect, rezultatele ar trebui să fie după cum urmează.

a. În cazul soluției hipertonice, în siropul de porumb erau mai multe substanțe dizolvate decât în ou. Așadar, apa s-a scurs din ou spre în siropul de porumb și, în consecință, oul s-a micșorat.

b. În cazul soluției izotonice, a existat aproximativ o cantitate egală de substanțe dizolvate în soluția de sirop de porumb/apă și în ou, deci nu a existat nicio mișcare spre interiorul sau în afara oului. Oul și-a păstrat dimensiunea.

c. În cazul soluției hipotonice, au existat mai multe substanțe dizolvate în ou decât în apa pură. Deci, apa s-a scurs în ou și, ca urmare,acesta a crescut în dimensiune.

Tu și osmoza

Fiecare celulă din corpul tău are nevoie de cantitatea potrivită de apă în interiorul ei pentru a-și păstra forma, a produce energie, a scăpa de deșeuri și a îndeplini alte funcții care te mențin sănătos. Acesta este motivul pentru care medicamentele care sunt injectate la pacienți trebuie proiectate cu atenție, astfel încât soluția să aibă aceeași concentrație de substanțe dizolvate ca și celulele lor (adică izotonice).

Dacă ai fi bolnav și ai deveni deshidratat, de exemplu, ai primi o perfuzie cu soluție salină 0,90%. Dacă ar fi prea departe de această concentrație, soluția nu ar mai fi izotonică, iar celulele sângelui s-ar putea zgârci sau chiar ar exploda, în funcție de concentrația de substanțe dizolvate în apă. Osmoza funcționează la fel în celulele tale ca și în modelul nostru de „celule” de ou. Din fericire, totuși, membrana semi-permeabilă a oului este mult mai puternică decât membrana celulară, așa că nu trebuie să vă faceți griji că și oul explodează!

Cum te menține osmoza sănătos?

Chiar acum, pe măsură ce citești asta, se întâmplă milioane de lucruri în corpul tău. Mâncarea pe care ai mâncat-o cu puțin timp în urmă își face drum printr-o suspensie apoasă din stomac și intestinul subțiri. Rinichii tăi lucrează din greu pentru a elimina reziduurile și apa suplimentară. Glandele lacrimale din apropierea ochilor tăi secretă lacrimi, care permit pleoapele tale să se închidă fără a-ți deteriora globii oculari.

Care este un lucru pe care toate aceste procese au în comun? Toate se bazează pe osmoză: difuzia apei dintr-un loc în altul. Osmoza are un rol important în fiecare dintre aceste procese și este o forță importantă pentru menținerea sănătoasă a fiecărei celule din corpul nostru. Osmoza este greu de văzut fără microscop. Dar dacă ne creăm propriul model al unei celule, folosind un ou de găină fără coajă, putem vedea ce se întâmplă atunci când manipulăm echilibrul osmotic din „celulă”!

Osmosis Experiment

Iată și un astfel de experiment simplu filmat:

https://m.youtube.com/watch?v=9I5bhUwm1t0