Osmos

Inledning
Syfte och frågeställning

Syftet med den här experiment är för att kunna se, förstå och förklara hur Osmos fungerar. Vid att använda olika vätskekoncentrat med godis och potatis kommer detta experimentet att bevisa diffusionen mellan de olika molekyler som ligger på varje sida av membranet till en cell.
Att godis smakar gott är nog dem flesta eniga i. Den söta smaken man får från godiset kommer från socker. Men vad händer när godis blir placerad i olika vätskelösningar, som vattenlösning och sockerlösning? Och vad händer med potatisen som redan innehåller mycket vatten i sina celler? Vilken effekt får den av att ligga i salt-, sockerlösning eller vanlig vattenlösning? Genom att utföra två olika och enkla experiment vill frågan om fenomenet Osmos bli taget på test. Experimenten kommer även att kunna förklara varför Osmos är essentiell för människor.

Hypotes
I den här rapporten kommer följande hypotes att bli undersökt:
Hypotes 1: Man kan förstöra en godisbit med att placera den i olika vätskekoncentrat.
Hypotes 2: Om en godis har mycket socker i sig och placerats i en sockerlösning förekommer inte Osmo och godisbiten kommer att ha samma utseende.
Hypotes 3: Om en potatis innehar mindre salt än vad omgivande vattenlösning har kommer den att ta till sig salt för att jämna ut koncentrationsskillnaderna.

Teori

I år 1961 presenterade Peter D. Mitchell Teorin om chemiosomotic hypotesen (Osmos) (Weber och Preblle, 2006). Osmos är ett fenomen som är en form för diffusion där förflyttning av molekyler flyttar sig från en mer koncentrerad miljö till en mindre koncentrerad miljö för att utveckla jämnhet. Diffusion förekommer automatisk och behöver inte extra energi för att verka. Osmos däremot, är lite annorlunda. Här till exempel transporteras vattenmolekyler genom ett ¨semipermeabelt¨ cellmembran från områden med fria vattenkoncentrationer till områden med lägre vattenkoncentration. Vätskan som omger cellen har fler fria vattenkoncentrationer än själva cellen och kallas för hypotonisk lösning. Detta medför till att vattenmolekyler trängs in i cellen över tid och om skillnaden är stor då växer cellerna tills dem spricker. Motparten av Hypotonisk lösning kallas för Hyperton lösning. Hyperton lösning innebär att cellen har mer fria vattenmolekyler och därmed börjar cellen att minska och vid en stor skillnad kan cellen torka ut. Den sista formen för lösning som förekommer vid Osmos kallas för Isoton lösning. Isoton lösning utgörs en jämn balans mellan cellen och vätskan runt om cellen. När en vattenmolekyl transporteras in i en cell kommer en annan vattenmolekyl att lämna cellen, detta behöver inte ske direkt. På så sätt producerar cellerna en jämn balans mellan sig.

Materiel och metod

Material:
5 genomskinliga behållare (vanliga dricksglas går bra) om ca 4 dl
Volymmått
Värmeplatta
Kastrull
Kniv
Potatis
Salt
Linjal
Gelegodis, 2 bitar
Socker

 
Experimentet här startade med att markera upp glasen från 1 till 5. Varje glas ska innehålla 3 dl av 3 olika typer av vätska, alltså olika lösningar. Glas nr 1 och 5 innehåll 20% socker. Det vill säga att 0,6 dl socker blandades ihop med 2,4 dl varmt vatten till vardera glas 1 och 5, och svalnade. Experimentet använde varmt vatten till sockervattnet på grund av att socker löser sig bättre med varmt vatten än kalt vatten.
Därefter, blev en saltlösning med 20% salt framställt i glas 2. Här användes också 0,6 dl salt blandad ihop med 2,4 dl vatten. Glas 3 och 4 fylldes bara med 3 dl kalt kranvatten.
För att resumera glasen och de olika vätskelösningarna: glas 1 sockerlösning, glas 2 saltlösning, glas 3 kalt kranvatten, glas 4 kalt kranvatten, och glas 5 sockerlösning.

Det här experimentet använde två gelégodisbitar i from av gröna råttor som var lika stora. Innan godis råttorna blev placerad i vardera glas 4 och 5, blev dem mättad. Råttorna hade en storlek på 5,8 cm. Därefter blev glasen placerad i ett kylskåp i 24 timmar och godis råttorna blev mättad på nytt.

För glas 1, 2 och 3 blev en potatis skalad och hakad till tre potatisstavar med storlek på 50mm x 10mm x 10mm. Därefter blev varje potatisstav placerad i vardera glas 1, 2 och 3. Genom tre olika tidsperioder, 20min, 40 min och 1 timme, blev potatisarna mäta men en linjal igen.

Resultat

Under experimentets gång blev potatisstavarnas utseende observerad genom tre olika tidsperioder från tre olika vätskelösningar. Potatisstavarna hade en mättning på 50mm x 10mm x 10mm innan dem blev placerad i dem tre olika vätskelösningarna (socker-, salt-, och kranvatten lösning) se figur 1a, 1b, och 1c.
Efter 20 min blev det observerad en effekt på potatisstavarna som låg i saltlösningen och kranvattnet. Potatisstaven som låg i saltlösningen hade krympt 1 mm på längden och flöt i glaset, medans potatisstaven som låg i kranvattnet hade blivit 1 mm längre och bredare. 
Efter 40 min hade effekten blivit större och påverkat alla tre potatisstavar. Potatisstaven som låg i sockerlösningen hade krympt 1 mm och fått en mjuk konsistens. Potatisstaven som låg i saltlösningen flöt fortfarande, den hade krympt ännu mer och blivit totalt 2 mm mindre på längden samt fått en slemmig konsistens. Potatisstaven som låg i kranvattnet däremot hade blivit totalt 2 mm längre men inte bredare. Efter 1 timme blev det gjort observationer igen och här var det ingen ändring på potatisstavarnas storlek, men andra effekter på potatisstavarnas utseende blev dokumenterat. Potatisstaven som låg i sockerlösning hade som innan en slemmig konsistens. Potatisstaven som flöt i saltlösning hade ändrad sig till en mjukare konsistens och fick en aning gråaktig färg. Potatisstaven som låg i kranvattnet var som en färsk potatis i sin konsistens. De färdiga resultaten av potatisstavarna visade att potatisstaven som låg i sockerlösning blev 1 mm mindre, mjukare i konsistensen och låg hela tiden på botten av glaset. Potatisstaven som låg i saltlösning blev 2 mm mindre i längden, fick en slemmigare konsistens, fick en går färg på sig, och flöt i glaset. Potatisstaven som låg i vanligt vatten blev 2 mm längre, den var som färsk i sin konsistens och låg på botten av glaset.

Under godis experimentets gång lades 2 gelé råttor på 5,8 cm i 2 olika vattenlösningar. Den ena lösningen innehöll 20% socker och den andra vanligt kranvatten, som sedan observerades efter 24 timmar, se figur 2a. Gelé råttan som lades i sockerlösningen (glas 5) hade ökat med 1 cm i längd och även dragit åt sig en del vätska. Detta beror på att sockermängden i godisen var högre än sockerlösningen på 20%. Medans råttan i vattenlösningen (glas 4) hade högre kontrast mellan cellen och vätskan runt om kring. Detta medförde till att gelé råttan var nästan helt upplöst i glaset. Det fanns spår av rester och därmed var vattnet grumligt.
De färdiga resultaten av godisråttorna visade att godisen som låg i vanligt vatten lösts upp, som gjorde att vattnet blev grumligt och resterande delar av godisen var i en slemmig konsistens. Godisråttorna som låg i sockerlösningen blev 1 cm längre i längden, den blev lite slemmig i konsistensen och hade svullnad upp en aning. 

Potatis resultat
Figur 1a

Potatis resultat
Figur 1b

Potatis resultat
Figur 1c

Godis Resultat
Figur 2a

Slutsats eller diskussion

Resultaten i båda experiment bekräftade Mitchells teori om Osmos. Experimenten visade att det förekom hypotonisk-, hyperton-, och isoton lösningar.
De färdiga resultaten av potatisstavarna visade att potatisstaven som låg i sockerlösning blev 1 mm mindre, mjukare i konsistensen och låg hela tiden på botten av glaset. Potatisstaven som låg i saltlösning blev 2 mm mindre i längden, fick en slemmigare konsistens, fick även en grå nyans på sig, och flöt i glaset. Potatisstaven som låg i vanligt vatten blev 2 mm längre, den var som färsk i sin konsistens och låg på botten av glaset. Potatisstaven som låg i sockerlösning fick en hyperton lösning som gjorde att den krympte pga att det var mer fria vattenmolekyler i potatisen än i vattnet kring den. Också den potatisstaven som låg i saltlösning fick hyperton lösning eftersom potatisen också innehåll mer fria vattenmolekyler än saltlösningen omkring. Skillnaden mellan potatisarna var att potatisstaven som låg i saltlösning flöt och fick en gråaktig färg. Orsaken till at potatisen flöt är på grund av att när salt blandas med vatten får potatisen lägre densitet än vattnet. Potatisstaven som låg i vanligt kranvatten expanderade på grund av att potatisen hade mindre fria vattenmolekyler och därmed blev potatisen större, potatisstaven fick då en hypotonisk lösning.

De färdiga resultaten av godisråttorna visade att godisen som låg i vanligt vatten lösts upp, som gjorde att vattnet blev grumligt och resterande rester av godisen var i en slemmig konsistens. Godisråttorna som låg i sockerlösningen blev 1 cm längre i längden, den blev lite slemmig i konsistensen och hade svullnad upp en aning. 
Godisbiten som låg i vanligt kranvatten fick en hypoton lösning. Konstrasten mellan de fria vattenmolekylerna var stor, detta medförde till att gelé råttan nästan blev helt upplöst.
Även godisbiten som låg i sockervatten hade en hypoton lösning trotts sockerlösningen, eftersom den expanderade med 1 cm i längden, detta pga. Att sockerhalten i godisbiten...