Олег Ольгин - Опыты без взрывов

Уж если вы получили самодельное удобрение, надо бы, видимо, разумно им воспользоваться. Попробуйте употребить его для подкормки комнатных растений и последите за их ростом; не забудьте только оставить контрольные образцы растений для сравнения. А еще можно подкармливать другую группу контрольных растений готовыми удобрениями, фабричного производства. Интересно, намного ли они лучше самодельных?

Когда растение засыхает, когда листья его желтеют, это означает, что растительным клеткам не хватает воды. Но каждая клетка заключена в оболочку-мембрану. Каким образом впитанная корнями влага проникает через оболочку в клетку? И что заставляет воду двигаться против силы тяжести, снизу вверх, от корней к листьям?

Прежде чем получить ответы на эти вопросы, поставим предварительные опыты с мембраной, чем-то напоминающей клеточную оболочку.

Если два раствора разделены плотной перегородкой, то они, конечно, не смешиваются. Если же перегородки нет вовсе, то растворы, напротив, смешиваются сами по себе, даже если их не перемешивать. Ну, а что если перегородка полупроницаемая?

Вот это и будет предметом опыта, а полупроницаемой мембраной послужит листок пергамента или целлофана (но не полиэтилена). Чтобы он приобрел интересующие нас свойства, его надо подержать в воде, пока он не размягчится.

Приготовьте сахарный сироп — насыщенный раствор сахара, настолько густой, что сахар больше не растворяется. Быстрее и удобнее готовить такой раствор в горячей воде. Налейте сироп доверху в стакан, прикройте размоченным листком и туго перевяжите. Следите, чтобы под пленкой не осталось пузырьков воздуха. Стакан поставьте в банку или в кастрюлю с водой (вода должна покрывать стакан) и оставьте на несколько часов. Когда вы вновь посмотрите на стакан с сиропом, то сразу заметите, что пленка, которой он закрыт, раздулась: над стаканом как бы образовался пузырь.

Чтобы понять, что произошло, надо прежде всего уяснить себе, что такое полупроницаемая мембрана. Это такая пленка, которая задерживает одни молекулы и в то же время пропускает другие. И целлофановая, и пергаментная пленки пористы, но поры в них настолько малы, что для молекул сахара они непроницаемы. По обе стороны нашей перегородки есть вода, но с той стороны, где находится раствор сахара, нa каждый участок поверхности приходится меньше молекул воды. Поэтому со стороны воды через мембрану проходит больше молекул, и это приводит к тому, что объем жидкости в стакане увеличивается и, следовательно, полупроницаемая пленка раздувается. В природе все стремится к равновесию, в данном случае — к выравниванию концентрации растворов. И вскоре равновесие наступает: сколько молекул воды поступает в стакан с сиропом, столько же из него и выходит в наружный сосуд. Поэтому пузырь получается не слишком большим.

Физико-химическое явление, которое мы только что наблюдали, называется осмосом, а давление, заставляющее пленку изгибаться, — осмотическим давлением. Чтобы наблюдать осмос, обязательно нужны перегородка и две жидкости: раствор какого-либо вещества и чистый растворитель (у нас — вода) или хотя бы более слабый раствор.

Оболочка живых клеток — всегда полупроницаемая мембрана. Она задерживает молекулы многих веществ, растворенных в воде, но воду пропускает. Поэтому каждая животная и растительная клетка — это микроскопическая осмотическая система, а осмотическое давление играет очень важную роль в жизнедеятельности организмов.

Осмос можно наблюдать в самых простых опытах. Острым ножом отрежьте тонкий ломтик лимона и положите его на блюдце. Заметьте: сока на поверхности почти нет. Посыпьте дольку сахарным песком или, еще лучше, сахарной пудрой — и очень скоро лимон пустит сок.

Подобный опыт можно поставить и с клубникой, и с другими ягодами, положив их в сухие баночки. Ягоды, посыпанные сахаром, быстро выделяют сок.

Во всех этих случаях работает осмос. На поверхности лимона или ягод образуется концентрированный раствор сахара, и сок, гораздо менее концентрированный, стремится разбавить этот раствор, он проникает сквозь клеточные мембраны и выходит наружу — точно так же, как в предыдущем опыте вода из банки устремлялась в стакан с сиропом.

Следующий наш объект — капуста. Ее мы, естественно, будем посыпать не сахаром, а солью. Нашинкуйте капусту ножом, посыпьте солью и хорошенько потрите — капуста тоже даст сок. Так и происходит, когда капусту квасят; а капустные салаты непременно советуют потереть как следует, чтобы выделился сок и капуста стала мягче и нежнее. Причина та же: осмос.