影響滲透現象的因素例析

紀云洋

摘 要：滲透作用是指兩種不同濃度的溶液隔以半透膜（只能允許溶劑分子通過而溶質分子不能通過的隔膜），水分子或其它溶劑分子從低濃度的溶液通過半透膜向高濃度溶液中的擴散。這種水通過半透膜擴散的現象叫做滲透現象。學生學習該部分內容時對滲透現象判斷很容易出錯，往往找不到突破口。為了使學生更好把握滲透現象影響因素，深刻理解滲透作用，本文結合實例從影響滲透作用的兩個角度進行分析。

關鍵詞：滲透作用;半透膜;濃度差

1.半透膜對滲透現象的影響

1.1半透膜通透性的高低

半透膜是一部分物質能通過，同時另一部分物質不能通過的多孔性薄膜。包括物理性的過濾膜和生物性的選擇透過性膜兩種類型，不同類型的半透膜的孔徑是不同的。物理性的過濾膜上有許多小孔，這些小孔的孔徑可以隨人的意愿調節，物質分子能否通過這些小孔完全決定于分子的直徑。生物膜具有選擇透過性，物質能否通過這種膜是根據生命活動的需要與否，而不決定于物質分子的直徑大小。因此，選擇的半透膜不同，對物質通透性也不一樣，結果滲透現象也有區別。

例1.在下面的U型管裝置中，左面加上10%的葡萄糖溶液，右邊加上10%的蔗糖溶液，

在兩管的中間位置放一半透膜，靜置一段時間后，兩管中的液面變化情況是（ ）

A.如果葡萄糖和蔗糖均不能通過半透膜，右邊上升，后下降，最后平衡

B.如果葡萄糖和蔗糖均不能通過半透膜，左邊上升，后下降，最后平衡

C.如果葡萄糖能透過而蔗糖不能通過半透膜，右邊上升，后下降，最后平衡

D.如果葡萄糖能透過而蔗糖不能通過半透膜，左邊上升，后下降，最后平衡

【解析】U型管中左右兩側兩種溶液被半透膜隔開，因為蔗糖的相對分子質量幾乎是兩倍的葡萄糖，雖然葡萄糖和蔗糖質量分數相同，但是在相同的體積內，蔗糖的物質的量的濃度遠遠小于葡萄糖物質的質量濃度。水分從低濃度溶液通過半透膜滲透到高濃度溶液中。一開始，蔗糖溶液中的水分子通過半透膜移動到葡萄糖溶液的一側。直到由于兩側物質濃度不同而產生的滲透壓與葡萄糖溶液一側的液柱所產生的壓強相平衡。如果蔗糖和葡萄糖都不能通過半透膜，液體表面左側保持不變。如果只有葡萄糖能通過半透膜，葡萄糖分子也擴散到蔗糖溶液一側，而水則向葡萄糖溶液一側移動，直到兩側葡萄糖物質濃度相等。液體的變化是，左邊葡萄糖溶液的液體表面先上升，然后下降到平衡狀態。

【答案】C

1.2半透膜表面積的大小

滲透作用不僅與半透膜的通透性有關，半透膜的表面積大小對其也有影響。半透膜的表面積越大，滲透速度加快，單位時間內進出半透膜的水量越多，滲透現象就越明顯。

例2.如圖1所示的甲、乙兩個滲透裝置中，兩個漏斗頸的內徑相等，漏斗內盛有濃度相同的蔗糖溶液，且漏斗內液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一個水槽的清水中。兩個滲透裝置半透膜的面積不同，如下表所示。右圖2中曲線1、2、3表示漏斗液面高度隨時間的變化情況。則曲線1、2、3與甲、乙兩個裝置的對應關系應是（ ）

裝置編號 甲 乙

半透膜面積 S S/2

蔗糖溶液體積 T T

A.1—甲;2—乙 ? ? B.2—乙;3—甲

C. 1—乙;2—甲 ? D.2—甲;3—乙

【解析】由題可知：蔗糖分子不能通過半透膜，水分子可以通過，兩個裝置里有著相同的蔗糖溶液體積。乙裝置的半透膜面積為甲裝置的半透膜面積的一半。因此，相對于乙裝置，甲裝置單位時間內有大量水分子通過半透膜從燒杯進入漏斗，導致液體表面上升較快。但由于兩裝置漏斗內蔗糖溶液體積相同，最終漏斗頸液面具有相同的高度。

【答案】D

2.溶液濃度對滲透現象的影響

半透膜兩側溶液之間的濃度差，也反映溶劑分子（包括水分子）多少。在有半透膜的前提下，便可發生滲透作用。如果是同種溶質溶液，濃度高的單位體積水分子少，濃度低的單位體積水分子多，故總體上水分子的運動是從低濃度溶液向高濃度溶液。并且半透膜兩側的濃度差越大，單位時間進出半透膜的水量越多，滲透裝置液面變化越明顯。

例3.某同學設計滲透裝置的實驗如圖所示（開始時狀態），圖中豬膀胱膜允許單糖透過。燒杯中盛放有蒸餾水，倒置的長頸漏斗中先裝入蔗糖溶液，一定時間后再加入蔗糖酶。該實驗過程中最可能出現的是（ ）

A.漏斗中液面先上升，加酶后繼續上升，然后下降

B.漏斗中液面開始時先上升，加酶后即下降

C.加酶后可以在燒杯中檢測出葡萄糖、果糖和蔗糖酶

D.加酶前后，在燒杯中都可以檢測出蔗糖

【解析】長頸漏斗中裝有蔗糖溶液，燒杯中盛放有蒸餾水，兩者被半透膜隔開，開始時半透膜兩側存在濃度差，水分流向濃度高的一側，導致漏斗中液面開始時先上升。漏斗中加入蔗糖酶后，蔗糖酶將蔗糖分解成葡萄糖和果糖，漏斗中溶液物質的量濃度變大，所以液面應該繼續上升。分解產生的葡萄糖和果糖分子可通過半透膜進入燒杯，但畢竟進入燒杯需要一定的時間，所以然后再下降。蔗糖酶的本質是蛋白質大分子物質，所以不能通過半透膜。

【答案】A

總之，只要抓住滲透作用發生必須具備兩個基本條件（一是具有半透膜，二是半透膜兩側有濃度差），通過對滲透裝置分析，便可輕松解決影響滲透現象因素的問題。

參考文獻

[1]朱正威，趙占良.普通高中課程標準實驗教科書：生物：必修1分子與細胞[M].北京：人民教育出版社，2007：60-63.