在渗透模型中,水会通过部分透性膜,从较稀的溶液净移动到较浓的溶液。要预测方向,就比较两边的溶液,并追踪水,而不是追踪溶质。
这一课建立在用浓度差解释扩散之上,属于跨膜运输。后面解读质量变化数据里的马铃薯数据,也要用同样的推理来读。
怎样判断水的移动方向?
可以把水势想成水分子能多自由地运动。稀溶液里有很多自由的水分子,所以水势高。浓溶液里有更多溶质粒子拉住水分子,所以水势较低。
水顺着自己的梯度移动,从高水势到低水势。所以水从稀的一侧去浓的一侧。
可以按这四步来做:
- 先看模型说什么能穿过。 如果只有水能穿过,溶质就留在原处。
- 判断哪一侧溶质更浓。
- 写出方向: 水从稀的一侧移向浓的一侧。
- 写出结果: 较浓的一侧体积或质量增加,较稀的一侧减少。
例题详解
以下设定为练习而编。一个由部分透性膜做成的袋子装着 30% 糖溶液,放进一杯纯水中。模型说明:只有水分子能穿过膜。
问题: 预测袋子的质量会怎样变化,并解释原因。
第一步,什么能穿过? 只有水。糖的分子太大,无法穿过,所以留在袋内。
第二步,哪一侧更浓? 袋内是 30% 的糖溶液,袋外是纯水,所以袋内溶质更多,水势比袋外的水低。
第三步,方向。 水通过渗透,从纯水(水势较高)穿过部分透性膜进入袋子(水势较低)。
第四步,结果。 进入的水比离开的多,所以袋子吸水,质量增加,而且变得更饱满。
现在把模型反过来:袋内是纯水,烧杯里是 30% 糖溶液。水现在从袋内移出,所以质量减少。规则相同,结果相反,因为较稀的一侧换了位置。
要留意的错误
最常见的错误是说水移向“水更多”的一侧,或者去追踪糖。
错误答案: 袋内糖多,所以糖从袋子移到水里。
模型说明只有水能穿过,所以糖不能移动。这个预测追踪了错误的物质。
改正的方法是先问“什么被允许穿过?”,然后只追踪那种物质。第二个错误是说水“从水少的地方到水多的地方”。坚持用从高水势到低水势,或者从稀溶液到浓溶液,方向就不会错。
自我检测
先试做,再打开答案。
1. 一个袋子装着 10% 盐溶液,放在 20% 盐溶液中。只有水能穿过。水的净移动朝哪个方向?
查看答案
10% 溶液较稀,水势较高。水移出袋子,进入 20% 溶液,所以袋子质量减少。
2. 袋内和烧杯里都是 15% 糖溶液。水的净移动如何?袋子的质量会怎样?
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水没有净移动,因为两边水势相等。水分子仍以相同速率朝两个方向运动,袋子的质量不变。
3. 用一句话解释,为什么例题中的袋子会变得更饱满。
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水通过渗透进入,里面的体积增加,膜被多出来的水撑开,所以袋子摸起来更饱满。
下一步
接下来,把渗透和耗能的运动比较,学习区分主动运输与扩散,再做跨膜运输练习题组。想记录重复出现的失误,可以用错题记录与重测队列。
如果方向题还是靠猜,可以在生物线上一对一补习中,让老师一步一步听你的推理,找出是哪一步转错了。