一、扩散和渗透
1.扩散
分子或离子的运动
↑实质
扩散使分子分布均匀,直到平衡
↓方向
高浓度向低浓度
2.渗透
(1)实质:水分子通过膜的扩散。
(2)方向:溶液浓度低的一侧→溶液浓度高的一侧(或水分子由相对较多的一侧→相对较少的一侧)。
(3)结果:水分子进出平衡。
(4)实例
①红细胞吸水胀破与失水皱缩。
②植物细胞的质壁分离及质壁分离复原。
方法技巧 对渗透现象的分析
(1)图示
(2)原理分析
(3)上述装置图②中漏斗液面上升到一定程度后,不再升高的原理:Δh产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压差达到平衡,使半透膜两侧水分子的交换率相等时,液面不再升高。
3.动物细胞的吸水和失水
(1)当细胞内外水分子的相对数相等时,细胞无变化。
(2)当细胞外水分子的相对数较多时,细胞胀破。
(3)当细胞外水分子的相对数较少时,细胞皱缩。
4.植物细胞的吸水和失水
(1)当细胞内外水分子的相对数相等时,细胞无变化。
(2)当细胞外水分子的相对数较多时,细胞膨胀。
(3)当细胞外水分子的相对数较少时,细胞质壁分离。
归纳总结 动、植物细胞均符合发生渗透作用的条件
细胞种类
具备条件
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动物细胞
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成熟植物细胞
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半透膜
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细胞膜
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原生质层(细胞膜、液泡膜以及两者之间的细胞质)
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浓度差
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细胞质与外界溶液
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细胞液与外界溶液
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例1 如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中,三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。三个渗透装置的半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同,如下表所示。
装置编号
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甲
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乙
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丙
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半透膜面积
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S
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S/2
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S
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蔗糖溶液体积
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T
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T
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2T
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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、丙三个装置的对应关系是( )
A.1—丙;2—甲;3—乙 B.1—乙;2—甲;3—丙
C.1—甲;2—乙;3—丙 D.1—丙;2—乙;3—甲
答案 A
解析 甲、乙漏斗内盛有的是浓度相同的蔗糖溶液且体积相同,置于同一个水槽的清水中,故甲、乙漏斗液面高度最终一样高,甲的半透膜面积是乙的两倍,达到同一高度所需时间更短,甲对应曲线2,乙对应曲线3,则丙对应曲线1。
易错警示 有关渗透作用的三个误区
(1)半透膜两侧的水分子进行的是双向运动,而不是单向运动,观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。
(2)当半透膜两侧的溶液达到平衡时,是指两侧的水分子运动达到平衡,而两侧溶液的浓度并不一定相同,两侧的液面高度也不一定相同。
(3)水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度指的是物质的量浓度,是单位体积中微粒的多少,不是质量分数。
例2 (2017·浙江4月学考)将家兔红细胞置于不同浓度的溶液中,水分子跨膜运输示意图如下(箭头方向表示水分子的进出,箭头粗细表示水分子进出的多少)。下列叙述正确的是( )
A.一段时间后,甲细胞会发生质壁分离
B.能发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞
C.光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出
D.若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中,甲细胞先破裂
答案 B
解析 实验材料用的是家兔细胞,动物细胞不存在细胞壁,不会发生质壁分离,故A错误;光学显微镜下看不到水分子的进出,故C错误;甲、乙、丙都来自该家兔的红细胞,浓度应该相同,如果放入蒸馏水中应同时破裂,故D错误;渗透作用的条件之一是具有浓度差,故选B。