Question

На уроке биологии учитель дал ученику три пробирки с обозначениями А, В, С. В одной из пробирок был 0,1%-й раствор NaCl, в другой — 1%-й раствор NaCl, а в третьей — 5%-й раствор NaCl. Требовалось определить, какой раствор находится в каждой из пробирок. Однако никаких химических реактивов в кабинете биологии не было, а из оборудования — только микроскоп. Тогда ученик вышел на улицу и зачерпнул немного воды из лужи, которая образовалась после недавнего майского дождя. Вернувшись в класс, он добавил в каждую из пробирок одинаковый объем принесенной воды, а потом рассмотрел жидкость из каждой пробирки под микроскопом. И сделал вывод, что в пробирке А — 5%-й раствор NaCl, в пробирке В - 0,1%-й раствор NaCl, а в пробирке С — 1%-й раствор NaCl. Ответ оказался верным. Объясните, что увидел ученик под микроскопом и почему он сделал такие выводы

Answer 1

Под микроскопом ученик увидел одноклеточных животных (простейших), скорее всего инфузорий и коловраток. Выводы ученик сделал по тому как эти организмы повели себя в растворе NaCl. Напомню, что NaCl является солью, а все живые клетки имеют в своём составе соли. Из за этого живые клетки, попадая в среду с разной концентрацией соли ведут себя по-разному. Процентное количество соли в клетках примерно равно 1%, поэтому в растворе NaCl клетка будет чувствовать себя спокойно. В растворе с солёностью 0,1% клетка начнёт набухать и в конце концов лопнет, так как вода начнёт затекать сквозь мембрану и клетка будет не успевать эту воду откачивать. В растворе с солёностью в 5% клетка сморщится, тут ситуация противоположная. Вода начинает вытекать из клетки.

Answer 2

Предположим, что ученик видел под микроскопом осмотический явления. Когда прозрачные клетки организмов (например, растений) попадают в раствор с разной концентрацией солей, происходит явление осмоса, которое ученик мог наблюдать.

Осмос — это движение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из области с низкой концентрацией растворенных веществ в область с более высокой концентрацией. В данном случае мембраной служат клеточные стенки или мембраны внутри клеток организмов.

Объяснение выбора растворов для каждой пробирки:

1. Пробирка А с 5%-м раствором NaCl: Поскольку в пробирку добавили воду из лужи, которая вероятно содержала очень низкую концентрацию солей, осмос привел бы к тому, что клетки организма (например, растения) в данном растворе потеряют воду из своих клеток, так как концентрация соли в растворе А значительно выше, чем в клетках. В результате клетки могут стать морщинистыми и уменьшенного размера. Ученик, вероятно, увидел такие изменения под микроскопом и сделал вывод, что в пробирке А находится 5%-й раствор NaCl.

2. Пробирка В с 0,1%-м раствором NaCl: Когда в пробирку добавили воду из лужи, содержащую очень низкую концентрацию солей, осмос позволил бы клеткам организма в данном растворе принять больше воды, чтобы уравновесить концентрацию солей внутри и вне клетки. Клетки организма, вероятно, стали бы более наполненными водой и увеличенного размера. Это увеличение объема клеток могло бы быть заметно под микроскопом, и ученик заключил, что в пробирке В находится 0,1%-й раствор NaCl.

3. Пробирка С с 1%-м раствором NaCl: Концентрация солей в этой пробирке была ближе к концентрации воды, которую ученик добавил из лужи. В таком случае, осмос не вызвал бы значительных изменений в объеме клеток организма. Клетки могли бы оставаться относительно неизменными в размере. Ученик мог увидеть это под микроскопом и сделать вывод, что в пробирке С находится 1%-й раствор NaCl.

Таким образом, осмос и его влияние на размер и форму клеток могли помочь ученику правильно идентифицировать растворы в пробирках без использования химических реактивов.