Free Press

Lad os dykke ned i studiet af liv og levende organismer med et nyt sæt biologiske eksperimenter for børn! Disse eksperimenter er alle nemme og enkle at lave derhjemme eller i klasseværelset, og de er alle flydende eller vandbaserede, så du har sandsynligvis alt det, du har brug for, ved hånden for at føre disse videnskabelige projekter ud i livet. Vi vil udforske osmose, kromatografi, homogenisering, transpiration, kapillær virkning og fordampning.

Relateret:

Gummy Bear Osmose

“Opløste stof” er et generelt begreb, der henviser til et molekyle, der er opløst i en opløsning. I en saltvandsopløsning er det f.eks. saltmolekylerne, der er de opløste stoffer. Jo mere salt vi putter i opløsningen, jo mere øger vi koncentrationen af opløste stoffer.

Vand bevæger sig fra et område med en lavere koncentration af opløste stoffer til et område med en højere koncentration af opløste stoffer. Denne bevægelse af vandmolekyler kaldes “osmose”. For at undersøge osmoseprocessen og observere, hvordan den fungerer, kan vi se på, hvad der sker med vingummi-bamser, når de får lov til at ligge i blød i forskellige opløsninger natten over.

Det skal du bruge:

• To beholdere som f.eks. skåle, kopper eller krukker
• Målebæger
• Gummibamser
• Salt
• Vand
• Lineal

Vejledning

1. Hæld ½ kop vand i hver af de to tomme beholdere. Tilsæt 1 teskefuld salt til den ene beholder, og rør godt rundt.

1. Drop en vingummi-bamse i hver beholder, og lad den stå i 8 timer eller natten over.

1. Observér, hvad der skete med hver vingummi-bamse. Sammenlign gummibamserne med hinanden og også med en gummibamse, der ikke har ligget i blød natten over.

Hvad sker der?

Koncentrationen af opløste stoffer i gummibamsen er højere end koncentrationen af opløste stoffer i almindeligt vand. Derfor strømmede vandet i vores forsøg ind i gummibamsen og fik den til at svulme op, og det er derfor, at gummibamsen voksede natten over.

Det samme gælder for gummibamsen, der er anbragt i saltvandsopløsningen. Forskellen i koncentrationen af opløste stoffer var dog ikke så stor, så der strømmede mindre vand ind i gummibamsen. Der skulle med andre ord mindre vand til at udligne koncentrationen af opløste stoffer inde i og uden for gummibamsen. Derfor voksede vingummi-bjørnen i saltvandsopløsningen mindre end bjørnen i den almindelige vandopløsning.

Du kan eksperimentere med forskellige koncentrationer af opløste stoffer for at se, hvordan det påvirker resultatet. Hvad sker der, når du tilsætter dobbelt så meget salt til vandbadet over natten? Er der nogen mængde salt, der kan tilsættes, så gummibjørnen beholder den samme størrelse?

Udforskning af kromatografi

Kromatografi er en teknik, der bruges til at adskille komponenterne i en blanding. Teknikken benytter sig af to faser – en mobil fase og en stationær fase. Der findes flere typer af kromatografi, men i dette forsøg vil vi se på papirkromatografi.

I papirkromatografi er den stationære fase filterpapir. Den mobile fase er det flydende opløsningsmiddel, der bevæger sig hen over filterpapiret. I dette forsøg vil vi bruge tusch til at undersøge, hvordan kromatografi fungerer.

Det skal du bruge:

• Tre klare beholdere, f.eks. drikkeglas eller mason jars
• Koffefiltre
• Rubbing alcohol
• Vegetabilsk olie
• Vand
• Vand
• Vand
• Vandopløseligt tuschmærke, enhver farve
• Sharpie marker, enhver farve
• Lineal
• Blyant

Vejledning

1. Mærk en beholder med et “A”, en anden beholder med et “W” og en tredje beholder med et “O”.” Fyld bunden af “A”-beholderen med sprit, “W”-beholderen med vand og “O”-beholderen med vegetabilsk olie. Sørg for, at væsken i hver beholder ikke kommer op mere end ½ tomme fra bunden.

1. Tag tre kaffefiltre ud, og mål 1 tomme fra bunden. Marker dette sted ved at tegne en streg med blyanten. Lav en prik på denne linje med den vandopløselige tusch. Gør det samme med Sharpie-markøren.

1. Placer et kaffefilter i hver beholder, så bunden af kaffefiltret er nedsænket i opløsningsmidlet, men opløsningsmidlet RØR IKKE prikkerne med markørblæk. Opløsningsmidlet vil bevæge sig op ad kaffefiltret og forbi prikkerne. Se, hvad der sker med prikkerne, når opløsningsmidlet bevæger sig hen over dem.

Hvad sker der?

Lignende opløser ens, så stoffer vil interagere med opløsningsmidler, der ligner dem. Vandopløseligt tusch er polært, så det vil interagere med polære mobile faser som f.eks. vand og alkohol. Når et upolært opløsningsmiddel som f.eks. vegetabilsk olie bevæger sig hen over det, vil det ikke interagere og derfor ikke bevæge sig.

Sharpie-markerblæk er “permanent” i den forstand, at det ikke kan vaskes af med vand. Det er ikke vandopløseligt. Når spriten bevæger sig hen over det, ser vi imidlertid, at Sharpie-blækket interagerer med det. Det skyldes, at Sharpie-blæk indeholder alkoholer. Efter princippet om, at “det samme opløses som det samme”, vekselvirker det med spriten.

Brug af bindefarvet mælk til at observere homogenisering

Molekyler i en opløsning har tendens til at aggregere med andre molekyler, der er ladet på samme måde. Fedtmolekyler vil f.eks. klumpe sig sammen med andre fedtmolekyler. Mælk består af forskellige typer molekyler, herunder fedt, vand og protein. For at forhindre disse molekyler i at adskille sig fuldstændigt og danne lag, gennemgår mælk en proces, der kaldes homogenisering.

Selv efter at have gennemgået homogenisering vil fedtmolekyler, der flyder frit i opløsningen, dog samle sig, når mælken står uforstyrret. For at visualisere denne proces, og hvad der sker, når disse molekyler spredes, kan vi bruge madfarve og opvaskesæbe.

Hvad du skal bruge:

• Fuldfed mælk
• Diskesæbe
• 1 lille skål
• Bomuldspinde

Vejledning

1. Hæld lidt mælk i en lille skål. Du har ikke brug for meget mælk til dette, bare nok til at fylde bunden af din skål. Lad mælken sætte sig, så mælkens overflade er stille, før du går videre til trin 2.

1. Før en dråbe madfarve på mælkens overflade.

1. Dyp en vatpind i opvaskemiddel, og rør vatpinden mod mælkens overflade, direkte ved siden af dråben med madfarve. Hvad sker der med madfarven?

Hvad sker der?

Har du nogensinde prøvet at blande olie og vand? Fedtmolekylerne i olie er ligesom dem i mælk “hydrofobiske”, hvilket betyder, at de ikke bryder sig om at være i nærheden af ladede molekyler som f.eks. vand og vil gøre alt, hvad de kan, for at holde sig væk fra dem. For at opnå dette klumper de sig sammen. Fordi fedtmolekylerne er mindre tætte end vand, svæver fedtkuglerne op og danner et lag over vandet. I vores forsøg tilsatte vi madfarve til dette lag af fedtkugler.

Diskesæbe er et rengøringsmiddel. Detergentmolekyler har en hydrofob ende og en hydrofil ende. På grund af dette er de i stand til at danne en bro mellem fedtmolekylerne og vandmolekylerne, hvilket får fedtkuglerne til at gå i stykker og sprede sig. Det, vi ser, når vi tilsætter opvaskesæben, er denne spredning af fedtklumperne, som fører madfarvestoffet med sig og resulterer i et smukt batikfarvet mønster. Resultatet er mere dramatisk, hvis man tilsætter flere dråber madfarve og inddrager en række forskellige farver.

Få vand til at bevæge sig gennem kapillær virkning

Papirhåndklæder er designet til at opsamle spild hurtigt og absorbere meget væske med kun få ark. Men hvad er det ved papirhåndklæder, der gør dem så absorberende? Svaret er til dels kapillarvirkning.

I dette forsøg skal vi se, hvordan kapillarvirkning gør papirhåndklæder effektive. Ved kun at bruge papirhåndklæder og principperne for kapillær virkning får vi vand til at bevæge sig fra en beholder til en anden.

Det skal du bruge:

• 3 beholdere (kopper eller krukker)
• Vand
• Papirhåndklæder
• Fødevarefarve

Vejledning

1. Sæt de tre beholdere på række. Fyld de to beholdere i hver ende ca. ¾ med vand. Tilsæt flere dråber madfarve til hver af glassene. Hvilken farve du bruger, er op til dig, men effekten virker bedst, hvis de to farver kombineres til en tredje farve. (For eksempel – gul og blå giver grøn.)

1. Fold et papirhåndklæde i 4 på langs. Læg den ene ende af det foldede papirhåndklæde i en af beholderne fyldt med farvet vand (sørg for, at enden er nedsænket i vandet), og lad den anden ende hænge i den tomme beholder. Gentag med et andet papirhåndklæde og den resterende fyldte beholder.

1. Lad beholderne stå i fire timer. Kontroller dem efter 1 time, 2 timer og 4 timer. Hvad kan du se?

Hvad sker der?

Papirhåndklæder er meget porøse. Disse porer fungerer som små rør, eller kapillærer, til at trække vand op. Der er to egenskaber, der gør det muligt at gøre dette. Den første er vedhæftning. Vandmolekyler tiltrækkes af kapillærernes vægge og “klæber” til dem. Dette forstærkes i vores forsøg, fordi papirhåndklæder er fremstillet af cellulosemolekyler, som er meget tiltrækkende for vand. Den anden egenskab er kohæsion. Vandmolekylerne kan lide at klæbe til hinanden. Tilsammen gør disse to egenskaber det muligt for vandet at “rejse” langs papirhåndklædet mod tyngdekraften, idet det bevæger sig ud af den ene beholder og falder ned i den anden.

Effektive papirhåndklæder er mere porøse end mindre effektive mærker, hvilket giver dem en højere grad af sugeevne. Hvis man tager dette i betragtning, hvordan tror du så, at det observerede fremskridt på hvert tidspunkt ville være forskelligt, hvis man brugte papirhåndklæder af lav kvalitet i stedet for stærkt absorberende papirhåndklæder? Hvordan ville du forvente, at farven i den midterste krukke ville ændre sig, hvis du bruger et mindre absorberende papirhåndklæde til at få det blå vand til at bevæge sig, og et mere absorberende papirhåndklæde til at få det gule vand til at bevæge sig?

Observation af Xylem i selleri

Alle planter har brug for vand for at overleve. For at kunne flytte vand op fra jorden og ind i deres skud og blade har planter udviklet et system til transport af vand. Dette system kaldes “xylem”. Vi kan observere vandets bevægelse gennem xylemtransport ved at placere stængler af selleri i farvet vand. Det farvede vand bevæger sig gennem stænglen og op i bladene, hvilket gør vandets vej gennem dette system synlig.

Det skal du bruge:

• En beholder, f.eks. et glas eller en vase
• Selleri
• Fødevarefarve
• Målebæger
• Vand

Vejledning

1. Fyld 1 kop vand i den tomme beholder. Tilsæt 2 dråber madfarve til vandet (eller hvor mange der skal til for at opnå den ønskede farve), og rør godt rundt for at blande det.

1. Vælg en selleristængel, der har blade fastgjort i toppen. Skær ca. 1 tomme af bunden af stænglen.

1. Sæt stænglen oprejst i beholderen, og sørg for, at bunden af stænglen er nedsænket i vandet.

1. Lad sellerien stå ude natten over. Iagttag, hvad der sker. Tag sellerien op af vandet, og skær den op for at få et bedre billede af den vej, vandet har taget.

Hvad sker der?

Planter bruger et system, der kaldes xylem, til at trække vand op fra jorden og transportere det op gennem skuddet til deres blade. Denne proces er passiv, hvilket betyder, at den ikke kræver nogen energi for at foregå. Det er derfor, at sellerien var i stand til at trække vand op i løbet af natten. Sellerien trak farvet vand gennem sin stængel via xylemtransportsystemet. Det farvede vand rejste hele vejen ind i bladene og farvede dem.

Xylemtransportsystemet kan ses tydeligere, når sellerien er skåret over. Det farvede vand pletter xylemcellerne, så de bliver synlige.

Et af de fænomener, der driver vandstrømmen gennem en plante, er transpiration. Transpiration er betegnelsen for den proces, hvorved vand fordamper fra bladene på en plante. Hvad tror du, der ville ske, hvis vi gentog forsøget med en selleristængel, hvis blade var blevet skåret af? Prøv det og se!

Hvordan man får det til at regne indendørs

En af vandets egenskaber er, at det kan eksistere i forskellige faser. Det kan eksistere som en væske, som er den form, vi kender mest til, og det kan også eksistere som et fast stof (is) eller en gas (vanddamp). I dette forsøg vil vi tage vand gennem to af dets faser – flydende og gasformet. Vi vil observere, hvordan temperaturen får vandet til at bevæge sig fra den ene fase til den anden. På den måde kan vi få et bedre indblik i, hvad der sker med vand i naturen, og hvilken rolle temperaturen spiller i vandets kredsløb.

Det skal du bruge:

• En stor beholder, f.eks. en krukke
• En keramisk tallerken
• Vand
• Is

Anvisning

1. Varm ca. otte kopper vand op til lige dampende. Dette kan gøres på komfuret eller i mikrobølgeovnen, men på komfuret har du mere kontrol over opvarmningsprocessen.
2. Hæld vandet i glasset, indtil det er helt fyldt, og lad glasset stå i fem minutter. Dette vil opvarme krukken til forsøget. Efter fem minutter kasseres vandet.
3. Fyld nok opvarmet vand til at fylde krukken ca. halvvejs op. Dæk glassets åbning med pladen, så der ikke kan slippe damp ud. Lad krukken stå i 3 minutter. Iagttag, hvad der sker med vandet i glasset. Noter alle ændringer, du ser.
4. Når der er gået 3 minutter, placeres der så meget is oven på tallerkenen, at den dækker dens overflade. Hold øje med, hvad der sker med glasset.

Hvad sker der?

Vandets kredsløb er ansvarlig for at producere regn. Flydende vand fordamper og sender vanddamp ud i atmosfæren. Når vanddampen når den køligere luft i den øvre atmosfære, kondenserer den tilbage til vanddråber og danner skyer. Hvis der kondenseres for meget vand, eller hvis temperaturen bliver koldere, vil det kondenserede vand falde ned på jorden igen i form af regn.

I dette eksperiment gentog vi disse betingelser for at producere “regn”. Først lod vi det opvarmede vand danne vanddamp inde i glasset. Vanddampen fyldte rummet mellem vandoverfladen og pladen. Derefter tilføjede vi is til vores plade, hvilket indledte et hurtigt temperaturfald. Den lavere temperatur fik vanddampen til at kondensere. Dette var synligt som vanddråber, der perlede og løb ned ad glassets sider. Det er sådan, regn opstår. Vi fik det til at regne inde i vores krukke!

Du vil måske også kunne lide denne lektionsplan: Lære om lysende dyr – bioluminescens eller biofluorescens?