Arbeitsblatt: Osmose und Diffusion

Diffusion/Osmose Lösung Ziele Sie kennen die Definitionen und die Gesetze die zur Anwendung kommen bei der Diffusion und der Osmose können den Vorgang erklären und nach einem Versuch beschreiben erkennen wo die Osmose/Diffusionsvorgänge im Körper vorkommen Arbeitsauftrag Sie beobachten bei 4 Versuchen und dokumentieren, was Sie beobachten. 1.Versuch: tauchen Sie den Teebeutel (zB Hagebutte-, Früchte-oder Schwarztee) in ein Glas kaltes Wasser und beschreiben Sie was passiert: • nach 1 Minute • nach 10 Minuten • nach 30 Minuten 2.Versuch tauchen Sie den Teebeutel (dieselbe Sorte wie oben) in ein Glas heisses Wasser und beschreiben Sie was passiert: • nach 1 Minute • nach 10 Minuten • nach 30 Minuten Ihre Schlussfolgerung aus diesen 2 Versuchen die Teilchen wandernKonzentrationsgleichheit Welchen Vorgang haben Sie hier beobachten können? Diffusion Wo kommt dieser Vorgang in einer anderen Form in unserem Körper vor? 1. Gasaustausch in den Alveolen durch die verschiedene Konzentration wandern die O2 oder die CO2 Teilchen, 2.Stoffaustausch in den Nierentubuli Austausch von Mineralstoffen Gluc. Harnstoff, NA.K, etc 3.Versuch: schneiden Sie von einer Gurke 1 Scheibe weg, sodass 2 Schnittstellen entstehen. Legen Sie die Gurkenscheibe in einen Teller und streuen Sie auf die eine Schnittfläche Salz (ca.1Teelöffel). Ihre Beobachtung nach einer Stunde? Ihre Beobachtung nach einer Stunde? Wasser tritt aus Was schliessen Sie aus den Versuchen 3 und 4? Konzentrationsgleichheit angestrebt durch das Austreten von Wasser Welchen Vorgang haben Sie hier beobachten können? Osmose, das Lösungsmittel Wasser wandert Wo kommt dieser Vorgang im Körper vor? Osmose in den Nierentubuli Diffusion (lat. durchgehen, hindurchgehen, verstreuen) Definition: Diffusion ist eine selbständige Durchmischung, passiv und unspezifisch, von Stoffen, auf Grund der brownschen Molekularbewegung. Sie äussert sich in der Bewegung der Stoffe mit dem Ziel eine Konzentrationsgleichheit anzustreben. Die Moleküle wandern von der höheren Konzentration in die niedrigere. Das heisst :Stoffe haben das Bestreben sich möglichst gleichmässig in einem Raum zu verteilen. Das bedeutet, wenn ein Stoff ungleichmässig verteilt ist, so bewegt er sich vom Ort der höheren Konzentration in die niedrigere Konzentration solange bis er sich gleichmässig verteilt hat, dies nennt man Diffusion. 1. Aufgabe: Zeichnen Sie in die Skizze mit verschiedenen Farben eine verschieden grossen Teilchenkonzentration. Zeichnen Sie nun mit Pfeilen die Bewegungsrichtung der Teilchen ein. Erklärung zu den Versuchen Teebeutel: ergänzen Sie den Lückentext In unmittelbarer Nähe der Teebeutel ist die Konzentration der Farbstoffteilchen hoch. Mit zunehmender Distanz zum Teebeutel sinkt ihre Konzentration kontinuierlich. An der Wasseroberfläche ist ihre Konzentration am niedrigsten. Es besteht ein Konzentrationsgefälle Aufgrund der Diffusion bewegt sich der rote Farbstoff vom Teebeutel weg, von seiner höheren zu seiner niedrigeren Konzentration, bis der Konzentrationsausgleich erreicht ist (vollständige Durchmischung, gleichmässige Verteilung) man nennt dies: der gelöste Farbstoff diffundiert. Die Diffusionsgeschwindigkeit ist abhängig von der Temperatur, das heisst je höher die Temperatur, desto schneller beschleunigen/bewegen sich die Teilchen. Osmose (griech. ein Mass für Stärke, Schub, Stoss) Definition: Osmose ist die Diffusion von Wasser durch die semipermeable Wand/Membran (halbdurchlässig), angetrieben von der Teilchenkonzentration auf beiden Seiten der Membran. Sind die Teilchen zu gross um durch die Membran zu fliessen, so wird durch das Lösungsmittel Wasser der Konzentrationsausgleich geschaffen, in dem das Wasser wandert. Osmose ist ein Spezialfall von Diffusion. Speziell deshalb, weil eine semipermeable Membran (Wand) zwei Räume mit unterschiedlichen Stoffkonzentrationen trennt. Die Diffusion des Lösungsmittels „Wasser nennt man Osmose 2. Aufgabe Erklärung zu den Versuchen: Stellen Sie den Versuch Osmose mit der Salatgurke durch eine einfache Skizze dar: Die Teilchenkonzentration ist sichtbar und die Flussrichtung des Wassers und ergänzen Sie den Lückentext * Wasser tritt aus den Zellen raus *Salz/Zucker Wasser ** ** ** ** ** ** ** Die Salzkonzentration ist ausserhalb der Gurke grösser als innerhalb der Gurkenzellen Durch die semipermeable Wand (Zellwand) kann nur das Lösungsmittel Wasser austreten um die Konzentrationsgleichheit innerhalb und ausserhalb der Zelle herzustellen. 1.Diffusion von Sauerstoff (O2) und Kohlendioxid (CO2) zwischen Lungenalveolen und Kapillaren. Die Teilchen wandern auch hier in Richtung der niedrigeren Konzentration: Sauerstoff also von der Alveole in die Kapillare, CO2 von der Kapillare in die Alveole. Es gibt hier natürlich nie einen Konzentrationsausgleich, weil durch die Einatmung ständig neuer Sauerstoff in die Alveole gelangt und durch Ausatmen das CO2 aus der Alveole entfernt wird. Die Diffusion läuft daher dauernd weiter. 2.Diffusion von Sauerstoff und CO2 zwischen Kapillaren und Körperzellen. Sauerstoff gelangt ständig aus den Kapillaren in die Zellen, weil dort eine geringere Konzentration herrscht. Weil die Zelle dauernd O2 verbraucht, bleibt das Konzentrationsgefälle erhalten. Umgekehrt diffundiert das in den Zellen entstehende CO2 fortlaufend aus den Zellen in Die Zellzwischenräume und von dort in die Kapillaren. Da die Kapillaren das CO2 ständig weg transportieren, bleibt auch hier ein Konzentrationsgefälle erhalten. 2. Osmose bei Diabetes mellitus Situation: Fliesst in den Gefässen eine hohe Glukosekonzentration. Übersteigt diese Konzentration ca.180mg% im Blut wird das „Zuviel an Glukose in den Nieren ausgeschieden, das heisst in den Tubuli nicht zurückresorbiert. Der Körper versucht durch das Ausscheiden von Glukose im Urin eine Verbesserung der Situation herbeizuführen. Durch das Konzentrationsgefälle in den Nierentubuli und Kapillargefässen, wird vermehrt Wasser aus dem Körper ausgeschieden. Die Rückresorption von Wasser ist vermindert das Gesetz des Konzentrationsausgleichs kommt zur Anwendung. 3.Osmose bei hohem Wasser- und Elektrolytverlust nach Sport, Dehydration Situation: es befindet sich zu wenig Wasser und Salze in den Zellen, der Mensch wird müde und schlapp, Zellfunktion ist vermindert. Um das Wasser in die Zellen zu bringen, erhält der Sportler Elektrolytlösungen und viel Wasser. Durch das Konzentrationsgefälle gelangt Wasser aus der höheren ElektrolyteKonzentration in den Kapillaren in die tiefere Konzentration – in die Zellen. Durch das vermehrte Wasser steigt das Zellvolumen an und somit verbessert sich die Zellfunktion.