關(guān)于“滲透作用”教學(xué)難點(diǎn)的突破

何漢卿小

[摘 要]滲透作用是指水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜從高濃度的地方向低濃度的地方擴(kuò)散。滲透作用又是一種特殊的擴(kuò)散。通過對(duì)分子運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散作用的理解來突破滲透作用的原理及過程這個(gè)難點(diǎn)，會(huì)起到事半功倍的效果，同時(shí)又能培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力，能較好地達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞] 分子運(yùn)動(dòng)；擴(kuò)散作用；滲透作用；

在“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”一節(jié)教學(xué)過程中，滲透作用原理及過程比較抽象，教師難以講清，學(xué)生難以理解、掌握和運(yùn)用。從教材安排來看，如何突破滲透作用這一難點(diǎn)和重點(diǎn)是達(dá)到本節(jié)教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵，其他內(nèi)容采取類比的方法都可迎刃而解。如植物細(xì)胞的吸水和失水，根毛細(xì)胞如何從土壤中吸水等問題。

一、分子運(yùn)動(dòng)

分子運(yùn)動(dòng)論認(rèn)為：①物體是由大量分子組成的，分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子之間存在著相互作用力。大量分子無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)叫做分子的熱運(yùn)動(dòng)。 ②實(shí)際上，構(gòu)成物質(zhì)的單元是多種的，或是原子（金屬），或是離子（鹽類），或是分子（有機(jī)物）。在熱力學(xué)中，由于這些微粒做熱運(yùn)動(dòng)時(shí)遵從相同的規(guī)律，所以統(tǒng)稱分子。③無數(shù)客觀事實(shí)（如布朗運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散現(xiàn)象等）證明了分子運(yùn)動(dòng)論的正確性。它能很好地解釋各種不同物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，及所有的熱現(xiàn)象，并把物質(zhì)的宏觀現(xiàn)象和微觀本質(zhì)聯(lián)系起來。綜上所述，物體是由大量分子組成的，分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

二、擴(kuò)散作用

擴(kuò)散作用是指在濃度差或其他推動(dòng)力的作用下，由于分子、原子等的熱運(yùn)動(dòng)所引起的物質(zhì)在空間的遷移現(xiàn)象，是質(zhì)量傳遞的一種基本方式。以濃度差為推動(dòng)力的擴(kuò)散，即物質(zhì)組分從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的遷移，是自然界和工程上最普遍的擴(kuò)散現(xiàn)象；以溫度差為推動(dòng)力的擴(kuò)散稱為熱擴(kuò)散；在電場(chǎng)、磁場(chǎng)等外力作用下發(fā)生的擴(kuò)散，則稱為強(qiáng)制擴(kuò)散。

在化工生產(chǎn)中，物質(zhì)由于濃度差的推動(dòng)在足夠大的空間中進(jìn)行的擴(kuò)散最為常見，一般分子擴(kuò)散就指這種擴(kuò)散，它是傳質(zhì)分離過程的物理基礎(chǔ)，在化學(xué)反應(yīng)工程中也占有重要地位。此外，還經(jīng)常遇到流體在多孔介質(zhì)中的擴(kuò)散現(xiàn)象，它的擴(kuò)散速率有時(shí)控制了整個(gè)過程的速率，如有些氣固相反應(yīng)過程的速率。至于熱擴(kuò)散只在穩(wěn)定同位素和特殊物料的分離中有所應(yīng)用，強(qiáng)制擴(kuò)散則應(yīng)用甚少。

綜上所述，一般的擴(kuò)散是指在濃度差的作用下，一種物質(zhì)的分子從高濃度的地方向低濃度的地方運(yùn)動(dòng)，直到平衡為止。其動(dòng)力來源于物質(zhì)的濃度差，擴(kuò)散作用是一種特殊的分子運(yùn)動(dòng)，其特殊性在于物質(zhì)的分子從高濃度地方運(yùn)動(dòng)到低濃度地方，一旦達(dá)到平衡，擴(kuò)散作用就結(jié)束，但此時(shí)仍然存在分子的熱運(yùn)動(dòng)。

三、 滲透作用

滲透作用是指水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜，從高濃度的地方向低濃度的地方的擴(kuò)散。其中半透膜是指一些物質(zhì)（如水分子）可以通過，另一些物質(zhì)（如蔗糖分子）不能通過的多孔性薄膜。如玻璃紙、膀胱膜、蛋殼膜等。就實(shí)質(zhì)而言，滲透作用就是一種特殊的擴(kuò)散作用，其特殊性在于物質(zhì)的分子必須穿過半透膜，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，擴(kuò)散作用、滲透作用均告結(jié)束，但此時(shí)仍然存在分子的熱運(yùn)動(dòng)，滲透作用的動(dòng)力仍然來源于物質(zhì)的濃度差。

課本關(guān)于滲透作用是這樣描述的：滲透作用是指水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液的擴(kuò)散。概念中的低濃度和高濃度都是指溶質(zhì)濃度，而前面所講的擴(kuò)散作用、滲透作用中提到的濃度是指溶劑濃度，它們剛好相反，所以學(xué)生非常容易搞錯(cuò)，造成思維混亂。在理解和應(yīng)用滲透作用相關(guān)知識(shí)時(shí)，應(yīng)把它看做是溶劑濃度，而在描述滲透作用這個(gè)概念時(shí)，則應(yīng)把它看做是溶質(zhì)濃度（與教材、現(xiàn)實(shí)及高考接軌）。

四、例證

如下圖所示，“U”形管中間被半透膜隔開，左右兩側(cè)分別加入等量的10%的葡萄糖溶液和10%的蔗糖溶液，開始時(shí)，左右液面等高，假設(shè)葡萄糖分子和蔗糖分子均不能通過半透膜，一段時(shí)間后，兩側(cè)溶液液面高度應(yīng)為（ ）

A .左高右低 B .左低右高 C.左右等高 D.左側(cè)液面先升后降

解析：根據(jù)滲透作用產(chǎn)生必須具備的兩個(gè)條件（①具有半透膜，②半透膜兩側(cè)溶液必須具有濃度差）來判斷，由于半透膜兩側(cè)溶液的百分比濃度相等，很多同學(xué)都將答案誤判為C。但仔細(xì)分析后就會(huì)發(fā)現(xiàn)，左側(cè)10%的葡萄糖溶液的摩爾濃度約為0.62mol/L，而右側(cè)的蔗糖溶液的摩爾濃度約為0.32 mol/L。很顯然，從溶劑的濃度來考慮，右側(cè)溶液中的水分子密度明顯大于左側(cè)，水分子將從高濃度的右側(cè)透過半透膜向低濃度的左側(cè)擴(kuò)散，直到平衡為止，從而導(dǎo)致左側(cè)液面升高，右側(cè)液面降低。故選 A。

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