ĆWICZENIE 5

TRANSPORT PRZEZ BŁONY: DYFUZJA I OSMOZA.

A. Przebieg ćwiczenia:

I. Badanie zjawiska dyfuzji; wyznaczanie współczynnika przepuszczalności P błony:

1. Za pomocą cylindra miarowego odmierzyć 50 ml wody destylowanej, wlać ją do czystej zlewki oznaczonej „D1”.

2. W kolbie stożkowej sporządzić nasycony roztwór NaCl. Odlać do cylindra miarowego objętość roztworu V = 50 ml (resztę roztworu z kolby pozostawić na następne pracownie).

3. Zmierzyć stężenie procentowe CP(II) roztworu nasyconego solą. W tym celu należy za pomocą mikropipety z plastikową końcówką pobrać kilka kropel roztworu i nałożyć go na szybkę refraktometru. Szybki ruchomej i nieruchomej części refraktometru powinny być czyste i suche przed każdym pomiarem. Stężenie procentowe odczytuje się na granicy ciemnego i jasnego pola widocznego w okularze refraktometru. Jeśli obraz jest zamazany należy ustawić ostrość przekręcając okular. Ze względu na rozbieżność pomiędzy wartością odczytaną z refraktometru a rzeczywistym stężeniem NaCl należy skorzystać z wykresu kalibracyjnego.

Znając wskazanie refraktometru odczytać z wykresu wartość stężenia procentowego NaCl.

Z wykresu należy korzystać przy każdym pomiarze stężenia roztworów soli.

4. Przed wlaniem roztworu nasyconego do probówki oznaczonej „D2” należy zmierzyć powierzchnię przez którą będzie zachodzić dyfuzja. Jeśli probówka ma założoną błonę należy linijką zmierzyć średnicę L otworu w plastikowej nakrętce. Jeśli błony nie ma należy wykorzystać do pomiaru średnicy suwmiarkę i następnie zgłosić się do asystenta po błony do dyfuzji i osmozy. Lekko zwilżoną błonę należy umocować na dnie probówki „D2” delikatnie dokręcając nakrętkę z otworem.

5. Włożyć do naczynia „D1” z wodą destylowaną magnes (do odbioru u asystenta) i postawić je na mieszadle magnetycznym. Naczynie z błoną „D2” umocować na statywie tak aby błona była zanurzona w wodzie naczynia „D1”. Czerwonym przyciskiem włączyć mieszadło magnetyczne.

Prędkość obrotów reguluje się czarnym pokrętłem. Proszę dostosować obroty tak aby pod błoną nie powstał wir który wpływa na zmniejszenie powierzchni dyfuzji.

6. Przelać do naczynia z błoną 50 ml roztworu nasyconego solą (jeśli roztwór wycieka z naczynia należy zmienić błonę). Od momentu wlania roztworu soli należy mierzyć czas dyfuzji.

7. Co 15 minut przez 1 godzinę (dokładny czas pobrania próbki odczytywać ze stopera) należy mikropipetą pobierać próbkę roztworu z naczynia „D1” i za pomocą refraktometru mierzyć stężenie procentowe soli C

. Dla czasu t = 0 początkowe stężenie C

N(I)

N = 0. Pomiędzy

pomiarami refraktometr należy przemywać wodą destylowaną i osuszać, a końcówki do pipety zmieniać.

Uwaga! Po pierwszym pomiarze stężenia w doświadczeniu z dyfuzją rozpocząć II-

gą część ćwiczenia dotyczącą osmozy.

II. Badanie zjawiska osmozy:

1. Do osmozy należy wykorzystać probówkę z otworem oznaczoną „O2”. Jeśli nie ma na niej błony należy ją zwilżyć i delikatnie umocować.

2. Na wadze elektronicznej przygotować 100 g roztworu cukru o stężeniu 20 %.

3. Napełnić osmometr wlewając ok. 50 ml przygotowanego roztworu cukru. Sprawdzić szczelność przyrządu.

4. Nałożyć gumowy korek z otworem (dobrze docisnąć). Jeśli w probówce pod korkiem znajduje się powietrze, należy uzupełnić roztwór, a następnie umieścić w korku szklaną rurkę, tak aby pojawił się w niej roztwór.

5. Napełnić szklany cylinder „O1” wodą destylowaną (około 500 ml) i zanurzyć w nim osmometr, i umocować rurkę na statywie w taki sposób, aby poziom cieczy w rurce osmometru i cylindrze z woda destylowaną były na tej samej wysokości.

6. Zaobserwować po czasie 1,5 godziny zmianę poziomu cieczy w rurce.

7. Wyjąć osmometr z naczynia z wodą destylowaną, delikatnie wyjąć korek z rurką szklaną, wylać roztwór cukru i nie zdejmując błony wypłukać probówkę oraz szklaną rurkę i korek.

UPORZĄDKOWAĆ STANOWISKO POMIAROWE:

 Jeśli używane błony nie są uszkodzone pozostawić je na probówkach.

 Wylać roztwory (oprócz roztworu soli w kolbie), umyć sprzęt i odłożyć do kuwety przy ćwiczeniu, zlewki ustawić do góry dnem.

B. Opracowanie wyników:

I. DYFUZJA:

Rozwiązaniem szczególnym pierwszego prawa Ficka (gdy spełnione są warunki początkowe: t = 0, C

, dyfuzja zachodzi w jednym kierunku przez błonę o

I = CN=0 = 0, CII = CP, VI = VII

powierzchni S, wzdłuż osi x i nie jest zaburzona innymi procesami transportu) jest następujące równanie:

C

P

C



1  e   , gdzie:

N



K P t 

2

 S

K  2

- stała układu;

V

D

( P 

- współczynnik przepuszczalności błony; D – współczynnik dyfuzji; Δx – grubość błony) x



1. Wykonaj obliczenia CP/2 − CN.

2. Nanieś na układ współrzędnych punkty odpowiadające wynikom pomiarów: CN = f (t)

3. Wyznacz współczynnik przepuszczalności błony P będące parametrem w powyższym wzorze.

W tym celu:

 oblicz powierzchnię dyfuzji S;

 wyznacz stałą układu K;

 S

K  2

V

V – objętość roztworu

 podejdź do komputera i posługując się programem Microsoft Excel wyznacz krzywą wykładniczą najbliższą zmierzonej zależności CP/2 − CN = f (t)

 zinterpretuj współczynniki otrzymanej krzywej i za pomocą nich i stałej K wyznacz współczynnik przepuszczalności błony P (podać jednostki).

 narysuj między punktami naniesionymi na układ współrzędnych otrzymaną krzywą

 przeprowadzić dyskusję wyników.

II. OSMOZA:

Opisz obserwacje.