影响渗透现象的因素例析

纪云洋

摘 要：渗透作用是指两种不同浓度的溶液隔以半透膜（只能允许溶剂分子通过而溶质分子不能通过的隔膜），水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜向高浓度溶液中的扩散。这种水通过半透膜扩散的现象叫做渗透现象。学生学习该部分内容时对渗透现象判断很容易出错，往往找不到突破口。为了使学生更好把握渗透现象影响因素，深刻理解渗透作用，本文结合实例从影响渗透作用的两个角度进行分析。

关键词：渗透作用;半透膜;浓度差

1.半透膜对渗透现象的影响

1.1半透膜通透性的高低

半透膜是一部分物质能通过，同时另一部分物质不能通过的多孔性薄膜。包括物理性的过滤膜和生物性的选择透过性膜两种类型，不同类型的半透膜的孔径是不同的。物理性的过滤膜上有许多小孔，这些小孔的孔径可以随人的意愿调节，物质分子能否通过这些小孔完全决定于分子的直径。生物膜具有选择透过性，物质能否通过这种膜是根据生命活动的需要与否，而不决定于物质分子的直径大小。因此，选择的半透膜不同，對物质通透性也不一样，结果渗透现象也有区别。

例1.在下面的U型管装置中，左面加上10%的葡萄糖溶液，右边加上10%的蔗糖溶液，

在两管的中间位置放一半透膜，静置一段时间后，两管中的液面变化情况是（ ）

A.如果葡萄糖和蔗糖均不能通过半透膜，右边上升，后下降，最后平衡

B.如果葡萄糖和蔗糖均不能通过半透膜，左边上升，后下降，最后平衡

C.如果葡萄糖能透过而蔗糖不能通过半透膜，右边上升，后下降，最后平衡

D.如果葡萄糖能透过而蔗糖不能通过半透膜，左边上升，后下降，最后平衡

【解析】U型管中左右两侧两种溶液被半透膜隔开，因为蔗糖的相对分子质量几乎是两倍的葡萄糖，虽然葡萄糖和蔗糖质量分数相同，但是在相同的体积内，蔗糖的物质的量的浓度远远小于葡萄糖物质的质量浓度。水分从低浓度溶液通过半透膜渗透到高浓度溶液中。一开始，蔗糖溶液中的水分子通过半透膜移动到葡萄糖溶液的一侧。直到由于两侧物质浓度不同而产生的渗透压与葡萄糖溶液一侧的液柱所产生的压强相平衡。如果蔗糖和葡萄糖都不能通过半透膜，液体表面左侧保持不变。如果只有葡萄糖能通过半透膜，葡萄糖分子也扩散到蔗糖溶液一侧，而水则向葡萄糖溶液一侧移动，直到两侧葡萄糖物质浓度相等。液体的变化是，左边葡萄糖溶液的液体表面先上升，然后下降到平衡状态。

【答案】C

1.2半透膜表面积的大小

渗透作用不仅与半透膜的通透性有关，半透膜的表面积大小对其也有影响。半透膜的表面积越大，渗透速度加快，单位时间内进出半透膜的水量越多，渗透现象就越明显。

例2.如图1所示的甲、乙两个渗透装置中，两个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。两个渗透装置半透膜的面积不同，如下表所示。右图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线1、2、3与甲、乙两个装置的对应关系应是（ ）

装置编号 甲 乙

半透膜面积 S S/2

蔗糖溶液体积 T T

A.1—甲;2—乙     B.2—乙;3—甲

C. 1—乙;2—甲   D.2—甲;3—乙

【解析】由题可知：蔗糖分子不能通过半透膜，水分子可以通过，两个装置里有着相同的蔗糖溶液体积。乙装置的半透膜面积为甲装置的半透膜面积的一半。因此，相对于乙装置，甲装置单位时间内有大量水分子通过半透膜从烧杯进入漏斗，导致液体表面上升较快。但由于两装置漏斗内蔗糖溶液体积相同，最终漏斗颈液面具有相同的高度。

【答案】D

2.溶液浓度对渗透现象的影响

半透膜两侧溶液之间的浓度差，也反映溶剂分子（包括水分子）多少。在有半透膜的前提下，便可发生渗透作用。如果是同种溶质溶液，浓度高的单位体积水分子少，浓度低的单位体积水分子多，故总体上水分子的运动是从低浓度溶液向高浓度溶液。并且半透膜两侧的浓度差越大，单位时间进出半透膜的水量越多，渗透装置液面变化越明显。

例3.某同学设计渗透装置的实验如图所示（开始时状态），图中猪膀胱膜允许单糖透过。烧杯中盛放有蒸馏水，倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。该实验过程中最可能出现的是（ ）

A.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降

B.漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降

C.加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶

D.加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖

【解析】长颈漏斗中装有蔗糖溶液，烧杯中盛放有蒸馏水，两者被半透膜隔开，开始时半透膜两侧存在浓度差，水分流向浓度高的一侧，导致漏斗中液面开始时先上升。漏斗中加入蔗糖酶后，蔗糖酶将蔗糖分解成葡萄糖和果糖，漏斗中溶液物质的量浓度变大，所以液面应该继续上升。分解产生的葡萄糖和果糖分子可通过半透膜进入烧杯，但毕竟进入烧杯需要一定的时间，所以然后再下降。蔗糖酶的本质是蛋白质大分子物质，所以不能通过半透膜。

【答案】A

总之，只要抓住渗透作用发生必须具备两个基本条件（一是具有半透膜，二是半透膜两侧有浓度差），通过对渗透装置分析，便可轻松解决影响渗透现象因素的问题。

参考文献

[1]朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书：生物：必修1分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2007：60-63.