电场对渗透压的影响

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1、滲透壓壹、摘要：在本實驗中，我們一開始想以玻璃管進行滲透壓的實驗，在做了一系列的測試後，我們決定以管壁的厚薄作為依據，選擇了管徑2.4cm的塑膠管作為實驗選擇，因為較厚的管壁可以使玻璃紙黏貼的比較緊密，不易產生漏液，提高實驗的準確性與穩定性。接下來我們選擇不同的氯化物溶液，改變它們的濃度以及入水深度，以對滲透壓進行研究分析，發現對電解質溶液而言，離子的濃度和離子對水分子的靜電力，乃是影響滲透壓的重要因素。之後因為塑膠管的局限性，我們設計的U形管的測量模式並外加了磁場和電場，在發現磁場的影響不明顯之餘，我們卻看到電場對電解質的離子

2、溶液直接而明顯的影響，同時也以蔗糖溶液作了進一步的驗證。最後在鈉的化合物溶液中，我們再一次藉由解離度的變化，肯定了離子的濃度為影響滲透壓的主要因素，同時根離子的孤對電子對與水分子間的靜電力，也是一個不可輕忽的影響因素。在完成了這次的實驗後，我們設計出一個價廉物美實驗方式，相信有更多關於滲透壓的奧妙等著我們去揭開。貳、研究動機：一年級上學期的生物課中，老師提到若將細胞放入清水中，細胞會因為水的滲透，最後脹破而死，因為濃度低的溶液在滲透壓的作用下會向濃度高的溶液擴散，因此我們想觀察各種溶液滲透壓的變化情形，進而探究滲透壓與各項變因之

3、間的關係，同時也希望藉由自己設計的實驗模式來進行更進一步的探討。1參、研究目的：一、找尋準確性高、穩定度佳的測量方式，來測量溶液的滲透壓的變化情形。二、利用所找到的方法，測量氯化物溶液，在不同的濃度或不同的入水深度時，滲透壓的變化情形。三、自製可以外加磁場及電場的U形管測量裝置。四、使用自製的U形管，測量氯化物溶液的滲透壓的變化情形。五、利用自製的U形管，測量氯化物溶液的滲透壓在磁場下的變化情形。六、利用自製的U形管，測量氯化物溶液的滲透壓在電場下的變化情形。七、測量蔗糖溶液的滲透壓在電場下的變化情形，以驗證我們對電解質溶液在電

4、場下的透壓變化情形之推論。八、以鈉的化合物溶液取代氯化物溶液，並測量溶液在電場下的變化情形。肆、研究原理滲透壓(osmolarity)是指半透膜的選擇性，使膜內外的溶質無法通透，而兩邊溶液為達成濃度的平衡便產生一種壓力，液體能夠擴散過皮膚和其他生物膜，也能通過羊皮紙、玻璃紙和聚氯乙烯膜。但大多數的溶解粒子無法過所謂的半透膜，一種只能容許溶劑和較小的溶質粒子擴散而不容許較大的溶質分子擴散的膜。簡單來說，是指半透膜的選擇性，溶劑由較稀薄的溶液通過半透膜到較濃的溶液，使膜內外的溶質無法通透，而兩邊溶液為達成濃度的平衡便產生一種壓力，叫

5、做滲透。2伍、研究器材與設備：器材：250c.c.燒杯24個、滴管4支、強力黏著劑、剪刀2把、100c.c.量筒、攪拌棒、保鮮膜、玻璃紙、長木板８片（約43公分）、內口徑2.4公分壓克力管16支、泡棉膠一捲、標籤貼紙數個、磁鐵30個、自製尺15cm一把、內口徑0.65公分、1公分及1.6公分玻璃管各2支、雙面膠、塑膠管、止洩帶、膠帶、電源供應器、飛機木、Ｌ形管208支（104組）。藥品：氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂、氯化鍶、蔗糖、碳酸鈉、碳酸氫鈉、硫代硫酸納、硝酸鈉和硫酸鈉等。圖一、器材的照片圖3陸、研究過程與討論：研究一、食

6、鹽（氯化鈉）水溶液的滲透壓與濃度及入水深度之關係：想法：為了找到一個便於觀察且準確性高及穩定性佳的實驗方式，我們先由管徑大小與材質著手，進行測試及分析。實驗（一）：改變管徑大小，並以2M及4M的氯化鈉水溶液測試，找尋適合的管徑。(一)實驗步驟：1.利用強力接著劑將玻璃紙黏貼於管徑為0.65公分的玻璃管底部，再以長木條及泡綿膠將玻璃管固定。2.在距離玻璃管底部1公分處畫上刻度，再將其放入250ml的燒杯中，把蒸餾水加到燒杯中，直到管外的蒸餾水深度為1公分(即與刻度同高)。3.分別將2M及4M的氯化鈉溶液加入玻璃管中，直到管內溶液的

7、液面高度與玻璃管外的蒸餾水水面同高。4.一天後觀察管內外的液面變化，並紀錄其高度差。（把畫有刻度的紙條護貝後，放入蒸餾水中測量高度）◎高度差(cm)：本實驗所指的高度差，乃是指管內和管外液體的液面的高度差異。5.將原玻璃管，依序以管徑1公分、1.6公分的玻璃管及2.4公分的壓克力管取代，並重複步驟1至4。(二)裝置：兩支玻璃管內分別含2M及4M的氯化鈉水溶液，內外的液面深度同為1公分。圖二、裝置示意圖圖三、裝置的照片4(二)實驗結果：管徑與材質0.65cm玻璃管1cm玻璃管1.6cm玻璃管2.4cm塑膠管2M溶液的高度差0.35

8、cm0cm0cm0.4cm4M溶液的高度差0cm0.75cm0.7cm0.8cm討論內外的液面容易因玻璃紙沒有黏緊產生漏液，導高度差有明顯致高度差為零。的差異(三)討論與分析：1.從結果我們發現管子內外的液面高度差與管徑的大小沒有直接的關係。2.玻璃管與塑膠管的