渗透装置【渗透作用演示装置的改进】
摘要 针对渗透作用演示实验的不足，提出了一种改进装置，既节省了演示时间，又使实验效果直观明显。 关键词 渗透作用 实验装置 实验改进 中图分类号G633.91
文献标识码B
普通高中课程标准实验教科书生物必修1《分子与细胞》第四章“细胞的物质输入和输出”第一节物质跨膜运输的实例中有一个渗透作用与水分流动的演示实验装置(图1)，渗透作用是本节教学内容的一个难点，做好渗透作用演示实验是突破难点的重要教学手段。经笔者多年教学，发现按照教材中渗透作用示意图来做这个实验，存在一些不足。
(1)用玻璃纸或膀胱膜作为半透膜，取材处理不太容易；
(2)长颈漏斗口的直径较大，半透膜受到蔗糖溶液的压力而下沉，影响液面高度的正常变化，效果不显著；
(3)半透膜的固定和蔗糖溶液的加注也存在一定的麻烦；
(4)实验装置比较大而沉重且长颈漏斗无固定架，不便于巡回演示。
为使此装置既能在短时间内液面上升效果明显，又能在课堂上边授课边演示，达到良好的教学效果。对此装置在简单易做的基础上进行了改进，改进后的装置(图2)具有以下几个优点：
(1)取材容易：用鸡蛋膜代替玻璃纸或膀胱膜，作为实验中的半透膜。
(2)装置简洁，操作简单，效果显著：用橡皮管把玻璃管与长颈漏斗颈端相连，并固定在支架上来代替长颈漏斗等。由于玻璃管小，便于半透膜好固定，并连接了一个长颈漏斗颈端，便于蔗糖溶液的加注。玻璃管的口径比较小(只有2～3mm)，有利于控制半透膜下沉现象的发生，并且扩大了半透膜的面积，渗透速度快，液面上升明显，实验效果明显。
(3)可重复性强：当一个班演示完毕后，可将盛有清水的烧杯移走，松开橡皮夹，使两边的液面回到相等的位置。这样，一个装置可连续使用几个班，节约了教师重复准备实验装置的时间，也节约了实验材料等。另外，即使要更换蔗糖溶液也方便，可以用带软管的注射器从长颈漏斗颈端中抽出。
(4)便于巡回演示：实验装置有三部分构成(即腊盘、烧杯和固定的支架)，比较小而轻，便于巡回演示。
改进后的仪器或特点及用途。
①特点：采用生化实验器材制成的验证生物膜两侧存在浓度差时产生渗透作用的装置，取材方便，使演示现象直观、明显，效果显著；可重复性强，便于巡回演示；兼具跨学科知识的综合运用。
②用途：本装置用于普通高中课程标准实验教科书生物必修一第四章第一节“物质跨膜运输的实例”中渗透作用与水分流动现象的演示。
改进后的实验装置的制作材料：
①“T”形玻璃管、②长颈漏斗颈端、③细内径玻璃管、④刻度尺、⑤半透膜、⑥橡皮夹、⑦烧杯、腊盘、大小合适的橡皮管、木板、图钉、铁丝、注射器等。
改进后的实验装置的制作方法：
①固定座架的制作：用长80cm×宽15cm×厚1cm木板作固定架，离底部10cm处的木板中间截一高10cm×8cm的空间(以便放烧杯)，其上部木板左侧钻一直径2cm小洞(以放置橡皮夹)，底部右端再固定一棱台木块，以增加装置的稳定性，多余部分去掉。
②三路连通装置的制作：取一“T”形玻璃管，选水平方向的两路等距离在酒精喷灯下向上弯成直角，右端用橡皮管套上一长50cm左右的细内经玻璃管，左端用橡皮管连接长颈漏斗颈端(注：应注意连接部位的密封性)；另一路在距水平方向3cm处烧断，套上橡皮管，以套紧半透膜(或用橡皮筋套紧半透膜)。
③三路连通装置与座架的固定：把做好的三路连通装置固定在固定架上，并且在细内径玻璃管旁的木板上装一50cm长的刻度尺，以便测量渗透液面上升的高度(注：应注意三路连通装置与固定座架的合适位置，以便更好地套半透膜)。
④制取半透膜：取新鲜的鸡蛋，将鸡蛋钝端处的蛋壳轻轻敲裂，用针挑去破裂的蛋壳，再用尖剪刀剪去蛋壳，使之成为一个整齐的直径2cm的小孔，然后用钝玻璃棒轻轻搅拌鸡蛋的蛋黄、蛋白，倒出蛋壳，并轻轻用水冲洗干净，再将鸡蛋放入10％～15％的HCl溶液中泡浸约2～3min，使卵壳上的CaC03溶解(反应原理是：CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑)，最后用针挑去破裂的蛋壳，让完好的卵壳膜露出，洗净放入清水中备用(注：①挑蛋壳时不要损坏卵壳膜；②为了加强实验效果，卵壳膜最好随制随用，不宜放置过久)。
改进后的实验装置的使用方法：
①套膜和结扎。
在玻璃管的底部套上已制好的鸡蛋壳膜，用橡皮筋(或橡皮管)扎住，注意松紧要程度，过松会漏水，过紧了会损坏卵壳膜，也会造成漏水。
②饱和蔗糖溶液的加注。
用注射器吸取饱和的蔗糖溶液，小心地注入到漏斗内，然后打开橡皮夹使蔗糖溶液流入鸡蛋壳膜内，使两边的液面相等并达到有刻度的地方，夹住橡皮夹，并检查蔗糖溶液是否漏出。
另外，可以在蔗糖溶液中加几滴红墨水，学生能清楚地看到玻璃管内红色液体(蔗糖溶液)沿玻璃管上升。
③演示实验开始。
将装置中鸡蛋膜放入盛有清水的烧杯中，并读取和记录初始刻度，每隔一段时间再次读取和记录刻度，并分析比较，两刻度之差，就直观说明发生了渗透作用。
另外，装置底部可用腊盘将总套装置移动，便于巡回演示。