Difusão e osmose

ConceitosPreparação do InstrutorProtocolo do Estudante
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  1. Difusão em ágar
    • NOTA: Neste exercício, você receberá ágar contendo um produto químico indicador chamado fenolftaleína. Quando a fenolftaleína é exposta às condições alcalinas normais no ágar, ele ficará rosado. Mas quando é exposto a condições neutras ou ácidas, muda de rosa para claro. Você fará cubos de ágar de diferentes tamanhos e formatos como modelo para as células estudarem o impacto do tamanho e da forma da célula na taxa de difusão.
    • Para fazer o primeiro conjunto de células, meça e corte um pequeno cubo de ágar onde cada lado mede um centímetro.
    • Em seguida, meça e corte um cubo de célula média com lados de 2 cm e uma célula grande de 3 cm de cada lado.
    • Conhecendo o comprimento dos lados das células cúbicas, calcule sua área de superfície usando esta equação, onde a minúsculo representa o comprimento dos lados: Área de superfície = 6a^2
    • Registre esses valores na coluna apropriada na Tabela 1. Clique aqui para baixar a Tabela 1
    • Em seguida, use o mesmo valor de comprimento e a equação abaixo para calcular o volume de cada cubo e adicione-os à tabela: Volume = a^3 HIPÓTESES: A hipótese experimental pode ser que o ácido se difundirá completamente para o centro da célula pequena mais rápido do que as células médias e grandes. A hipótese nula pode ser que o ácido se difundirá para o centro dos cubos pequeno e dois maiores ao mesmo tempo.
    • Adicione 100 mL de HCl 0,1 M a cada um dos três copos de 400 mL para fazer os banhos de difusão.
    • Trabalhando em equipe, tenha um experimentador pronto com o cronômetro e o segundo e o terceiro experimentadores prontos para soltar cada cubo em um dos béqueres.
    • Quando o primeiro experimentador disser para ir, solte simultaneamente todos os três cubos em seus respectivos copos e inicie o cronômetro.
    • Observe cuidadosamente até que um dos cubos fique completamente claro ou 10 minutos tenham se passado.
    • Pare o cronômetro, remova os cubos de ágar dos béqueres e coloque os cubos em uma placa de Petri.
    • Anote qual das três células ficou clara ou tinha a menor área rosa restante. Em seguida, observe também qual célula tinha mais ágar rosa restante.
    • Em seguida, na Tabela 1, calcule a proporção entre área de superfície e volume para cada célula. Área de superfície: Relação de volume = (área de superfície)/volume
    • À medida que o tamanho da célula aumenta, observe se a proporção entre área de superfície e volume aumenta ou diminui. Considere também se isso se correlaciona com sua observação da profundidade de difusão nas células do ágar. Se as células dependem da difusão para fornecer nutrientes e moléculas essenciais para toda a célula, discuta com seu grupo se seria melhor ter uma área de superfície menor ou maior para o volume.
    • Agora, com o ágar restante, corte três blocos retangulares de tamanhos diferentes e registre seu comprimento, largura e altura. Isso testará o que acontece quando as formas das células são diferentes.
    • Calcule a área da superfície de suas células retangulares usando a fórmula abaixo, onde comprimento é l, largura é w e altura é h. Área de superfície = 2lw + 2lh + 2wh
    • Em seguida, calcule o volume de seus retângulos usando esta fórmula: Volume = l * w * h
    • Repita o experimento colocando as novas formas na solução de ácido clorídrico por 10 min ou até que um cubo fique completamente claro.
    • Remova as formas celulares das soluções e observe a profundidade que o ácido clorídrico difundiu em cada uma dessas células, e quais formas têm as menores e maiores áreas rosadas remanescentes não alcançadas pelo soluto.
    • Usando os dados de área de superfície e volume registrados para suas formas retangulares, calcule a proporção de área de superfície para volume dessas células. Área de superfície: Relação de volume = (área de superfície)/volume
    • Considere se esses valores se correlacionam com quais células tiveram a difusão mais e menos completa. Além disso, discuta com o grupo se essas células retangulares exibiram um padrão de difusão semelhante ou diferente ao observado com as células em forma de cubo e o que isso pode significar.
  2. Movimento de moléculas através de uma membrana semipermeável
    • Antes de iniciar o experimento, adicione 250 mL de água destilada a cada um dos quatro copos de 1 L.
    • Em seguida, rotule os copos de 1-4 e adicione 0,5 mL de iodo ao primeiro copo. HIPÓTESES: Neste experimento, a hipótese experimental é que alguns dos solutos serão capazes de passar pela membrana do tubo de diálise e outros não. A hipótese nula é que não haverá diferença na capacidade de difusão através da membrana do tubo de diálise entre os solutos.
    • Para preparar o tubo de diálise, remova as peças uma de cada vez do banho-maria destilado e dê um nó apertado em uma extremidade de cada tubo. Esses tubos, quando preenchidos, atuarão como células modelo com o tubo de diálise agindo como a membrana semipermeável.
    • Adicione 10 mL de solução de amido ao primeiro tubo e amarre a extremidade aberta, certificando-se de deixar espaço caso o tubo se expanda durante o experimento.
    • Em seguida, adicione 10 mL das soluções de NaCl e dextrose ao segundo e terceiro pedaços de tubo, respectivamente, e amarre os dois tubos, novamente, deixando espaço em caso de expansão.
    • Depois de adicionar 10 mL de água destilada e amarrar o quarto tubo, pese cada uma das células do modelo.
    • Registar os valores de peso inicial em gramas e as cores da solução inicial em cada tubo nas colunas apropriadas do Quadro 2. Clique aqui para baixar a Tabela 2
    • Depois de enxaguar rapidamente a parte externa com água da torneira, coloque cada pedaço de tubo em seu copo correspondente por 1 h em temperatura ambiente. NOTA: Por exemplo, o tubo de solução de amido deve ser colocado no béquer que contém o iodo.
    • No final do período de difusão, pesar novamente os tubos.
    • Em seguida, observe os tubos cuidadosamente, observando quaisquer mudanças de cor.
    • Registre todos esses dados na Tabela 2.
    • Em seguida, para realizar um teste de reagente de Benedict para açúcares simples, faça um banho-maria adicionando 250 mL de água a um copo de 600 mL e colocando-o em uma placa quente.
    • Coloque o prato em alto, para ferver a água.
    • Rotule dois novos tubos de ensaio de vidro como H2O e dextrose, respectivamente.
    • Use um cilindro graduado para transferir 1 mL de solução dos copos de água e dextrose para os tubos de ensaio correspondentes.
    • Em seguida, adicione 2 mL de reagente de Benedict a cada tubo.
    • Quando a água estiver fervendo, coloque cada tubo de ensaio no banho-maria por 3-5 minutos.
    • Após este tempo, observe a cor da solução em cada tubo.
    • Em seguida, use esta chave para avaliar se o teste é positivo ou negativo e registre esses dados na coluna apropriada na Tabela 2. Clique aqui para baixar a Figura 1
  3. Resultados
    • Primeiro, observe a massa de suas quatro células do tubo de diálise no início versus no final do experimento. Calcule a mudança na massa para cada uma das quatro células e plote-a em um gráfico de barras.
    • Observe quais células demonstraram mais alterações e se alguma das células parecia visivelmente diferente em tamanho.
    • Para o experimento com o indicador de amido e iodo, observe se houve uma mudança de cor no fluido na célula artificial. Considere também se houve uma mudança de cor na água no béquer e o que ambas as observações dizem sobre as propriedades da membrana do tubo de diálise.
    • Finalmente, no teste do reagente de Benedict para dextrose, observe se esse açúcar simples foi capaz de passar pela membrana semipermeável da "célula" para a água no copo. Discuta com a classe quais das moléculas você acha que poderiam e não poderiam passar pela membrana semipermeável.

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