你知道 若想煮一鍋鬆軟綠豆的綠豆湯 加糖的先後順序是下列何者 可以比較省時呢 先將綠豆煮軟再加糖 先加糖再煮綠豆 想一想 其實這答案的判斷跟滲透壓有關喔 你知道嗎 在種植蓮霧時 要避免產生裂果的方法之一 也跟滲透壓有關 蓮霧果皮薄 當果肉生長太快 便容易撐破果皮 發生裂果 為了改善裂果 在肥料中加入少許的糖 利用滲透壓原理 減少樹根吸水比例 就可減少裂果的發生率喔 滲透壓的應用 在我們日常生活中處處可見 接下來 就讓我們來好好進一步認識它囉 人體的細胞膜為半透膜的一種 細胞膜為一個極具選擇性的半透膜 為了維持細胞內外壓力的平衡 讓水能通過細胞膜是非常重要 人體血液的平均滲透壓約為7.7 atm 靜脈注射液的滲透壓必須 與血液的平均滲透壓相當 此時的溶液稱為等張溶液 若將紅血球置於 濃度較高的溶液高張溶液 則水分會由紅血球滲透至溶液中 使紅血球皺縮 反之 若將紅血球置於 濃度較低的溶液低張溶液中 則水分會由溶液滲透至血球中 使紅血球膨脹 甚至脹破 而點滴注射液 使用的生理食鹽水 濃度都配製為0.9% 就是因為0.9%的生理食鹽水 可與37℃人體血液成等滲透壓喔 還記得前一回的最後一題試試看嗎 我們已計算過欲與人體等滲透壓 氯化鈉點滴注射液的濃度應配製0.15 M 而可將0.15 M視為 每公升溶液溶有0.15莫耳溶質 假設溶液密度為每立方公分1克 又氯化鈉莫耳質量為58.5 每1000 g氯化鈉水溶液溶有g 重量百分濃度為8.8/1000×100%=0.88%≒0.9% 那你是否好奇細胞膜 為什麼是半透膜 並會選擇性的讓水通過呢 人們經由滲透現象可以推測 細胞膜上一定會有水的通道存在 但直到1980年代中期 Peter Agre才發現細胞膜上有一個膜蛋白 並經過更多的研究後確認 這就是眾多學者所搜尋的 細胞的水通道 生物體的細胞可以藉由 這個水通道運輸水分 維持正常的生理功能 取1.80 g的葡萄糖溶於水 配成100 mL的葡萄糖注射液 人體的紅血球在此葡萄糖注射液中 會發生什麼現象 假設人體體溫37℃ 血液的平均滲透壓為7.7大氣壓 答：膨脹且可能破裂 葡萄糖分子量=180 滲透壓公式 πV=nRT×i π×100/1000=1.80/180×0.082××1 π=2.54 atm<7.70 atm 血液的滲透壓大於葡萄糖滲透壓 因此水分會從葡萄糖水溶液 進入紅血球中 造成紅血球膨脹甚至破裂! 關於一開始的煮綠豆問題 同學想好答案了嗎 答案是 因為綠豆的種皮也是半透膜 若期待能有鬆軟綠豆 則須讓鍋子中的水滲透進 綠豆裡面的速率愈快愈好 而先加糖 提升了水中糖的濃度 所以從外至內的滲透速率減緩 綠豆要煮軟當然就要花更久的時間囉 而泡菜的製作也是利用滲透壓原理 讓蔬菜脫水 我們可以先猜猜看 用等重的蔗糖和食鹽 幫高麗菜進行滲透實驗 猜猜看 30分鐘後高麗菜會發生什麼變化 可看到的30分鐘的 高麗菜表面皺縮 袋子裡出現了一些原本不存在的水 可推測是因食鹽或蔗糖使高麗菜外部 形成較高滲透的環境 內部的水藉由滲透作用移出 亦即脫水 如果將100 g高麗菜 分別加入10 g的鹽和10 g的蔗糖 並放入拉鍊袋中 30分鐘後可以猜猜看 食鹽和蔗糖何者脫水較多呢 你答對了嗎？ 同質量的食鹽 與蔗糖對100 g高麗菜的脫水能力 食鹽大於蔗糖 但為什麼呢 由滲透壓公式 πV=nRT×i=w/M RT×i 又n在同質量下 與分子量倒數呈正比 在同樣的環境中 可知π與i/M成正比 已知氯化鈉莫耳質量M為58.5 且一個氯化鈉在水中會解離出 一個鈉離子和一個氯離子 i值等於2 蔗糖莫耳質量為342 且不會解離 i值等於1 所以i/M ：食鹽=2/58.5大於蔗糖=1/342 π：食鹽大於蔗糖 故食鹽處理過的泡菜 其出水量比蔗糖顯著 當容器兩端注入純水與海水 中間隔有半透膜 若半透膜只允許水分子通過 因純水端的水分子的 穿透速率大於海水端 所以純水端的水越來越少 海水端的水越來越多 容器兩邊會逐漸產生高度差 直到兩端水分子穿透速率相等為止 此時容器兩端液柱 產生的壓力差稱為滲透壓 若對海水施以比滲透壓大的壓力 水可被迫自海水 通過半透膜進入純水中 或是從濃度大的溶液流向濃度小的溶液 因溶劑移動的方向與滲透作用相反 這個現象稱為逆滲透 Reverse Osmosis 簡稱RO 利用逆滲透 可以獲得純水 比起利用蒸餾得到純水更為簡便 目前逆滲透在生活上的應用有 海水淡化 家庭用的RO純水機 下列現象 哪些與滲透相關？ 美洲木蛙是一種非常耐寒的生物 低溫環境下能將肝醣 分解為葡萄糖送到身體各器官 避免體液結凍 飽和食鹽水的沸點會超過100℃ 紅豆先泡水一小時再烹煮 發現可縮短煮至鬆軟的時間 枋寮、佳冬、林邊鄉等沿海地區 因地勢較低排水不良、土壤鹽化 種植得到的蓮霧比較甜 答案：、 木蛙將肝糖變成葡萄糖 可使體液的溶質濃度上升 而使凝固點下降 避免體液凍結 因有非揮發性溶質溶於溶液中 其沸點上升 煮紅豆之前泡水可軟化種皮 水滲透至內部使結構軟化 縮短烹煮時間 鹽化的土壤滲透壓偏高 蓮霧為能從土壤取得水分 在體內利用製造糖分 提升內部的滲透壓 使甜味相對增長 想煮一鍋鬆軟綠豆的綠豆湯 應該先將綠豆煮軟再加糖 才可讓水分快速滲透入綠豆內 而蓮霧種植時為了減緩生長速率 會在施肥時添加一些糖 降低裂果發生率 靜脈注射液的滲透壓 與血液的平均滲透壓相當 此溶液稱為等張溶液 若溶液滲透壓高於血液 將使紅血球皺縮 此溶液稱為高張溶液 反之 若溶液滲透壓低於血液 將使紅血球膨脹 此溶液稱為低張溶液 因此 消毒用或點滴注射液使用的 生理食鹽水 濃度都配製為0.9%是因為 與37℃人體血液呈等滲透 製作泡菜時 會以大量鹽巴塗抹於高麗菜外面 能使其有效脫水 逆滲透：對溶液施以 比滲透壓大的壓力 水被迫自溶液通過半透膜 進入純水中或是從 濃度高的溶液流向濃度低的溶液 目前在生活上的應用 有海水淡化 RO純水機 在我們了解利用逆滲透技術 可將海水淡化之後 環顧台灣四面環海 海水資源豐富 同學可試著找一找 在台灣地區有多少座海水淡化廠呢 歡迎在影片下方留言區 告訴我們你的答案 我們下次見 掰掰