范文一:水势概念的引入
()第 13 卷第 5 期 Vol . 13 No . 5 自然科学版高等函授学报
( ) Journal of Higher Correspo ndence Educatio n Nat ural Sciences October 2000 2000 年 10 月
() 文章编号 :1006 - 7353 200005 - 0017 - 02
Ξ
水势概念的引入
戈家英
() 武汉教育学院化生系 430010
摘要 :利用对扩散现象的分析 ,导入了化学势的概念 ,并得出 :物质是由化学势高向
化学势低的区域运动 ;进而通过对渗透作用的阐述 ,引入水势的概念 。
关键词 :扩散 ; 化学势 ; 渗透 ; 水势
中图分类号 :Q 945 . 17 文献标识码 :A
( ) ) (水势 water potential这个概念 ,是植物 向化学势低的区域 自由能少的区多的区域
) 域移动 ,直到溶液中的溶质达到均匀分布 。 生理学中有关植物水分生理 的 一 个 重 要 概
由此可得出结论 :物质发生扩散时 ,总是 念 ,但较难理解 ,而弄懂这一概念 ,对掌握植
从化学势高的区域向化学势低的区域移动 。物对水分的吸收等知识起重要作用 。
2 由渗透作用引出水势的概念 1 由扩散现象导出化学势的概念
2 . 1 渗透作用1 . 1 扩散现象 把某种染料或有色固体水溶性
图 1 是一个理想的渗透装置 , u 型管的物质放入
A 端装有纯水 ,B 端为蔗糖溶液 ,中间由一个 水中 ,它们会自然地扩散开来 ,最终形成均匀
理想的半透膜 C 隔开 ,所谓理想的半透膜是 的有色溶液 ,这种现象就是溶质的扩散现象 。
只能让水分子通过而其它分子或离子不能通溶质的分子或离子之所以能在水中扩散 ,能
过的膜 。开始时 ,A 、B 两端液面一样高 。过 够自发地从高浓度区域向低浓度区域运动 ,
了一段时间后 ,会出现什么情况呢 ? 是因为溶质颗粒含有运动的潜能 ,即可以用
由于 C 是理想() 来做功的能量 ,也叫自由能 f ree energy。
的 半 透 膜 , 只 有 水 1 . 2 化学势
分子 能 通 过 C , 所 物质 所 含 自 由 能 的 多 少 一 般 用 化 学 势
以 ,在 A 、B 两端只 () chemical potential表示 , 所谓化学势 , 即在
存在水分的流动问 ( 一定条件下 ,一摩尔物质 不论是纯的 ,或存 题 。那 么 , 水 分 是 ) 在于溶液中的 ,或任何体系中的所含的自由 1图 1 如何流动的呢 ? 是 μ能。化学势常用符号 表示 。
A 端流向 B 端 ,还是相反呢 ? 从 在上面所讲的扩散现象中 ,溶质浓度高
从以上谈到的扩散现象中我们已知 : 物 的区域 ,所含溶质分子多 ,则所含的自由能也
质发生扩散是由化学势高的区域向化学势低 多 ,其化学势高 ,相对而言 ,溶质浓度低的区
域 ,则化学势低 。由于物质运动总是向着使 的区域移动 ,所以要了解水分子如何运动 ,就
整个体系自由能降低的方向进行 ,溶质颗粒 要分析 A 、B 管中的水各自的化学势 。(的运动也一样 ,即由化学势高的区域 自由能 A 管中是纯水 ,水分子之间有相互作用 ,
()第 13 卷第 5 期 Vol . 13 No . 5 自然科学版高等函授学报
( ) Journal of Higher Correspo ndence Educatio n Nat ural Sciences October 2000 2000 年 10 月
- 2 ) ;B 管中为 ×米 ,主要表现为水分子间的缔合作用
蔗糖溶液 ,其中既有水分子的缔合作用 ,又有 所以 :蔗糖分子与水分子间的水合作用 ,即每个蔗 2 3 ) ( 能 量/ 压 力 = 1N m/? 1N/ m= m糖分子周围都有一个水膜包围 ,水分子间的 3 () ()米体积 缔合作用要消耗一部分自由能 ,从而降低化
因此 ,压力 = 能量/ 体积学势 ,而溶质分子的水合作用则要消耗更多
的自由能 ,从而更多地降低了化学势 ,所以溶 这样 ,可以将压力看作是单位体积中的 液中水的化学势总是比纯水中的化学势低 。 能量 ,由于我们讨论的是水的化学势 ,上式中 因此 A 管中水的化学势高于 B 管中水的化 的体积便是指水的体积 ,是溶液中水的偏摩
尔体积 V? 。我们把每偏摩尔体积的水与纯 学势 ,水分子就由 A 管透过 C 流向 B 管 。 W
(ψ) 水的化学势差叫水势 ,则 上述水分子从
水的化学势高的系 2 0 ψ Φμμ) Δμ (? = - V? =/ V? V=/ / w W W W W W 统通过半透膜向水0 (μ) 由于纯水的化学势规定为零 = 0,w 的化学势低的系统 0 ψ() 所以 ,纯水的水势= 0 - 0/ V? = 0w W 移动的现象叫渗透
2 . 3 关于偏摩尔体积
在水 势 概 念 中 涉 及 到 的 偏 摩 尔 体 积 () V? ,对于学生来说 ,不易理解 。可以这样来 作用 。渗透作用发 图 2
说明 :在等温等压下 ,往一个巨大的均相系统 生到什么时候达到中单独加入 1 mol 物质 B 时 ,系统体积发生的 Φ平衡 ,这取决于 A 、B 两端化学势之差 。当 变化 。这里所说“巨大均相系统”是指 1 mol A 中水流向 B 时 ,A 、B 液面会产生一个高度 物质 B 的加入不致使系统的浓度发生变化 。 差 h ,如图 2 所示 。这个液柱会形成静水压 或者说 ,偏摩尔体积是在处于一定温度 、压力
和浓度的溶液中 ,1 mol 物质 B 对于溶液体积 mgh ,这一压力使 B 中的水流向 A 管 ,由此增
的贡献 。因为 ,在一般情况下 ,V?并不等于 B 加了 B 管中水的化学势 。当 B 管中水的化 3 纯物质 B 的摩尔体积 , 即两者存在偏差, μμΦ 学势的增加使得=,即= 0 时 ,系统达 A B 所以称之为偏摩尔体积 。偏摩尔体积除了与 到动态平衡 。结果如图 2 中所示 。 温度和压力有关外 ,还与系统的组成有关 。
溶液越浓 ,溶质分子越多 ,则水的自由能 综上所述 ,通过分析扩散现象 ,阐明了化 用于水合作用的消耗也越多 ,溶液中水的化 学势的概念 ,并得出“物质扩散总是由化学势 学势就越低 ,因此 ,溶液中水的化学势与溶液 高的区域向化学势低的区域运动”的结论 ,根 浓度成反比 。据这一结论以及对渗透作用的解释 ,引出了 与任何溶液中的水相比 ,纯水的化学势 水势的概念 。用这种方法讲解 ,学生对水势 总是最高的 。若令标准状态下水的化学势为 的概念较易掌握 ,效果较好 。 零 ,则所有溶液中水的化学势均为负值 。 参考文献
2 . 2 水势
由于水的化学势代表的是能量 ,而植物
生理学中在涉及到细胞的水分关系时常用压 1 曹宗巽 、吴相钰 . 植物生理学 . 北京 : 高等教育出
版社 ,1979 . 129 - 130 (ψ) 力单位水势 表示能量 ,所以存在一个单位 ( ) 潘瑞炽 、董愚得 . 植物生理学 第三版. 北京 : 高 2 换算问题 。 等教育出版社 ,1995 . 8 - 9
( ) () ( 朱文涛 . 物理化学 上册. 北京 : 清华大学出版 由于能量单位是焦耳 J ,1J = 1Nm? 牛
3 社 ,1995 . 154 ) 顿 ×米,
2 ( ) ( 压力单位是帕 Pa, 1 Pa = 1N/ m牛顿
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范文二:水势
1测定植物细胞的水势:
当植物组织浸入外界溶液中时,若植物的水势小于外液的水势,则细胞吸水 , 使外液浓度 变大;反之 , 植物细胞失水,外液浓度变小,若细胞和外液的浓度相等,则外液浓度不发 生变化。溶液浓度不同其比重也不同,不同浓度的两溶液相遇,稀溶液比重小而会上升,浓 溶液比重大而会下降。根据此理 , 把浸过植物组织的各浓度液滴滴回原相应浓度的各溶液 中,液滴会发生上升、下降或基本不动的现象。如果液滴不动,说明外液在浸过组织后浓度 未变, 那么就可根据该溶液的浓度计算出其水势。 此水势值也就是待测植物组织水势。 小液 流法就根据这个原理, 把植物组织浸人一系列不同浓度的煎糖液中 , 由于比重发生了变化, 通过观察滴出小液滴在原相应浓度中的反应而找出等渗浓度,从而就可算出溶液的水势。 用品与材料
指管木架、 指形管 ( 带软木塞 ) 、 弯头毛细吸管 ( 带橡皮头 ) 、 小镊子、 移液管、 温度计、 穿孔器、不同浓度的蔗糖液 (0.2~0.6mol/L)、甲烯蓝 ( 亚甲基蓝 ) 、叶片。
方法与步骤
1. 取洗净烘干的指形管 10个,分成两组 , 各按糖液浓度编记 2、 3、 4、 5、 6号,插在指管 架上, 排成两排, 使同号相对。 在一排管中 , 分别注人 0.2~0.6mol/L 的蔗糖液各 5ml; 另一 排管内分别注人对应浓度糖液各 1ml 时 , 两者管口均塞上软木塞。
2. 选取有代表性的植物叶子 1至数片 , 用打孔器打取叶圆片 40片。用小慑子把圆片放人 1ml 糖液指形管中,每管 8 片,再塞上软木塞。每隔数分钟轻轻摇动,使叶片要全部浸入 糖液中,使叶内外水分更好地移动。
3.30~60min 后,打开软木塞,向装叶的每一管中投人甲烯蓝小结晶 1~2 粒 ( 可用针或 火柴杆等挑取甲烯蓝粉少许,要求每管用量大致相等 ), 摇动均匀,使糖液呈蓝色 (便于观 察 ) 。
4. 用干净毛细管吸取有色糖液少许,轻轻插入同浓度 5ml 糖液内,在糖液中部轻轻挤出有 色糖液一小滴, 小心抽出毛细吸管, 不能搅动溶液,并观察有色糖液的升降情况, 分别作下 记录。毛细吸管不能乱用 , 一个浓度只能用一只,既要干净,又要干燥。找出便有色糖液不 动的浓度 , 即为等渗浓度。如果找不到静止不动的浓度,则可找液滴上升和下降交界的两个 浓度,取其平均值,即可按公式计算出该植物的水势。
5. 计算根据找到的溶液浓度换算成溶液渗透压,可按下列公式计算 :
ψs =-P P = iCRT
式中 ψs —溶质势;
P —渗透压;
I —渗透系数 ( 表示电解质溶液的渗透压为非电解质溶液渗透压的倍数。如蔗糖 i=1, NaCl i=1.8 KNO3 i=1.69);
C —溶液的摩尔浓度 ( 即所求的等渗浓度 ) ;
R —气体常数 =0.082;
T —绝对温度 , 即实验时液温 +273。
所求得的 P 值,即为该溶液的渗透压,用大气压表示,换算成 Pa (1 大气压 =LO13 ×105pa), 其负值即为该溶液的溶质势,也就是被测植物组织的水势 ( 因植物组织处于等渗 溶液中,组织的水势等于外液的溶质势 ) 。
2. P 以 HPO42-和 H2PO4-离子形式吸收,用于生成磷脂、磷酸化合物等。
S 以 SO4 2-离子形式吸收,主要用于某些蛋白质中的二硫键的形成和 -SH 、辅酶 A 的合成。
范文三:期刊名称的解释
中文核心期刊又称北大核心期刊,是由北京大学图书馆编辑发布的。至今中文核心期刊已经发布5版,最新第五版是在2008年发布!是国内高校采用最多的。
ASPT 是中国科学院文献情报中心(A )、中国社会科学院文献信息中心(S )、北京大学图书馆(P ),中国学术(光盘版)电子杂志社(T )共同建设的《中国科学文献计量评价数据库》。
新闻出版总署从新世纪的第一年起,调动全国期刊界的智慧和力量,有计划有步骤的建设“中国期刊方阵”,推动我国期刊出版事业的发展,并为此制订了《建设“中国期刊方阵”工作方案》。 “中国期刊方阵”的基本框架分为4个层面,形成宝塔形结构。第一个层面为“双效”期刊。以全国现有8135种期刊为基数,按10%—15%的比例选取社会效益、经济效益好的1000余种期刊,作为“中国期刊方阵”的基础。通过各省(区、市)和中央部委评比推荐产生。
第二个层面为“双百”期刊。即通过每两年一届评比产生的百种重点社科期刊、百种重点科技期刊。每届进入全国“双百”重点期刊数量控制在200种左右。
第三个层面为“双奖”期刊。是全国“双百”重点期刊基础上评选出的国家期刊奖、国家期刊奖提名奖的期刊。此类期刊约100种左右。
第四个层面为“双高”期刊,即高知名度、高学术水平的期刊。此类期刊约50种左右。
CJFD 是中国期刊全文数据库(Chinese Journal Full —text Database) 的英文缩写,属教育部主管,清华大学主办,中国学术期刊(光盘版) 电子杂志社创办的我国第一个学术期刊全文检索与评价数据库,是我国知 识信息生产、传播、应用和期刊评价、管理的现代化运作平台,以光盘和网络等形式向国内外读者提供动态知识服务,并为中国科学文献计量评价研究中心进行期刊 评价提供基础数据,为新闻出版总署等有关期刊管理部门提供期刊管理数据。如刊物被这些数据库收录,在一定程度上说明这些期刊的权威性。
范文四:植物组织水势的测定
植物组织水势的测定
一、目的
学会用小液流法测定植物组织的水势
二、材料用具及仪器药品
花生叶片、试管、移液管(10ml ,0.1ml )、洗耳球、镊子、小方块、钻孔器、牙签、玻璃棒、蔗糖、次甲基蓝
三、方法步骤
1、将1mol/L蔗糖溶液的母液分别配成0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6mol/L的蔗糖溶液各10ml 分别注入6支大试管中,摇匀
2、从上述的大试管中各取2ml 溶液,分别放到另6支小试管中,各试管塞上软木塞
3、用钻孔器钻取叶圆片(花生叶、菠菜均可),依次分别在小试管的蔗糖溶液中各放入叶圆片40片(钻孔器的直径为6mm ),叶圆片要全部浸在溶液中,塞上木塞,每隔5分钟摇动一次
4、30分钟后,用牙签取次甲基蓝结晶少许,分别投入小试管中,摇匀
5、用0.1ml 的移液管从小试管中吸取溶液约0.1ml ,然后将之插入相对应浓度的大试管中的中部,慢慢放出蓝色液,并观察记录小液流的流向,从中找出小液流停止不动的该溶液的浓度(每一浓度配备0.1ml 移液管一支)
6、量出该蔗糖溶液的温度
7、根据公式φs=-CiRT,求出组织的水势
四、实验报告
i :渗透系数 R :气体常数 C :溶液的摩尔浓度
计算所测材料的水势φn (φs )
五、思考
在干旱地方生长的植物的水势较高还是较低?为什么?
范文五:植物组织水势的测定
植物组织水势的测定
一、实验目的和要求
了解植物组织中水分状况的另一种表示方法及用于测定的方法和它们的优缺点。
掌握小液流法、压力室、露点水势仪测定水势方法,本区分比较每种方法的优缺点。
二、实验内容和原理
1、小液流法实验原理
植物细胞是一个渗透系统。当组织水势低于溶液渗透势,组织吸水,溶液变浓,比重增加,小液流下沉。当组织水势高于溶液渗透势,组织失水,溶液变稀,小液流上浮。当组织水势等于溶液渗透势,组织与溶液达到水分进出动态平衡,溶液浓度和比重不变,小液流不动。
2、压力室法
植物叶片通过蒸腾作用产生蒸腾拉力。导管中的水分由于内聚力的作用而形成连续的水柱。因此,对于蒸腾着的植物,其导管中的水柱由于蒸腾拉力的作用,使水分连贯地向上运输。当叶片或枝条被切断时,木质部中的液流由于张力解除迅速缩回木质部。将叶片装入压力室钢筒,切口朝外,逐渐加压,直到导管
中的液流恰好在切口处显露时,所施加的压力正好抵偿了完整植株导管中的原始负压。
3、露点法测定植物叶片水势
将叶片或组织汁液密闭在体积很小的样品室内,经一定时间后,样品室内的空气和植物样品将达到温度和水势的平衡状态。此时,气体的水势(以蒸气压表示)与叶片的水势(或组织汁液的渗透势)相等。因此,只要测出样品室内空气的蒸气压,便可得知植物组织的水势(或汁液的渗透势)。由于空气的蒸气压与其露点温度具有严格的定量关系,本仪器便通过测定样品室内空气的露点温度而得知其蒸气压。
三、主要仪器设备
1、实验仪器 试管12支,移液管,直径0.5cm打孔器,镊子,注射器,小刀
2、实验试剂 1mol/L糖溶液,甲基橙粉末
3、实验材料 萝卜的块根
四、操作方法和实验步骤
1、用1mol/l的蔗糖溶液配制0.05、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50M一系列不同浓度的蔗糖溶液,用力混匀。
2、分别取4ml不同浓度的溶液到另一组相应的试管中。每管加入厚度约为1mm的萝卜圆片,加塞放置30min。期间晃动(3-4次)。
3、用针蘸取少量甲基橙放入每支试管,混匀。
4、用注射器取少许黄色溶液,伸入对应浓度的蔗糖溶液中部,缓慢挤出一滴小液滴,观察小液滴移动方向并记录。
5、看老师用压力室法操作,取出合适的枝条放入压力室盖,将压力室盖的盖紧。
6、打开钢瓶阀门,使控制阀朝向加压,缓慢打开测定阀,使加压速率达0.1bar,仔细观察伸出压力室盖的植物样品,一发现木质部转湿润液体溢出,立即关闭测定阀,记录压力表读数
7、用露点水势仪测定:
设定正确参数,将水势仪处于开机状态下30min以上,使其达到稳定的工作状态;如参数设定不正确,调整好后再平衡。(*参数调整时,先按“Mode”键将光标移动至要修改的参数处,然后再按“Value”键进行修改,左“Value”键为数值减小,右“Value”键为数值增加)。平衡时将屏幕切换到Screen#1。、当水势仪平衡稳定以后,即可以进行水势的测定。测定前将屏幕切换到Screen#10输入ID号(有效的值为1~99,方法按照*进行)。再将“探测头”夹在要测定的植物的叶片上,接着按“Mode”键将屏幕切换到Screen#8,并将光标移动至“logging”处,按“Value”键使“logging”处于“On”状态。此时水势仪即正式开始测定数据。(整个数据的测定过程都由水势仪自动完成)。每种叶片分别测定四个数据。 注意事项:
1、所取材料在植株上的部位要一致,打取叶圆片要避开主脉和伤口,取材以及打取叶圆片的过程操作要迅速,以免失水。
2、压力室法要严格密封,防止漏气。
五、实验数据记录和处理
当浓度为0.1mol/l时,液体虽然下降,但很缓慢,所以这里把0.1mol/l看做是叶片水势与此浓度的溶液的渗透势相等。
Ψw(Mpa) = -iCRT = -0.0083×(273+toC) ×0.1
T=16 ℃
Ψw(Mpa) = -iCRT = -0.0083×(273+16 ℃) ×0.1=-0.2400
组织Ψw(Mpa) = -0.1×压力室压力表读数=0.9
六、实验结果与分析
1、比较小液流法、压力室法和露点水势仪测定水势的优缺点。
小液流法操作简单,适用于大部分植物以及不同组织。计算准确,而且根据外界溶液的渗透势来计算,不用计算压力势、重力势、衬质势。但是计算受外界浓度以及配置过程中的操作误差影响。其次,结果受植物组织切块的大小和数量影响。
压力室法操作简单,可以直接读数,对所选原料的要求高,而且要严格密封,不能漏气。
露点水势仪可用于活体测量,测定受外界因素影响小,而且精度高。样品水势不同,所需平衡时间不同,样品水势越低,所需平衡时间越长。如正常供水的小麦旗叶水势为﹣0.32 MPa,平衡时间50~60 min即可;而严重干旱的小麦叶水势为﹣2.27 MPa,平衡时间需 2 h 以上。平衡时间过短,所测结果不准确;平衡时间太长,也会造成实验误差。
2、本次实验是通过现象观察,来间接判断浓度的大小,而由于浓度为0.05M和0.1M都是下沉而0.2M的时候就是上浮,通过间接的判断,误差很大,如果多做几组就会减少实验误差。
本次实验由于切片技术的不成熟,使萝卜片薄厚不均匀,影响实验结果。
七、讨论、心得
1、细胞吸水固然与其细胞液的渗透势有关,但并不完全决定于渗透势,因为原生质体的外围还有细胞壁,限制原生质体膨胀;与此同时,细胞中的亲水物质又有吸水能力,所以细胞吸水情况比渗透作用更加复杂。细胞水势ψw=ψs+ψp+ψm(不考虑重力势)。小液流法就避免了一个个计算,直接通过外界溶液的渗透势测定,但是通过压力室法和露点水势法就很难一个个测定。
2、植物水分状况对植物生理的生理活动具有重要影响。植物水势是植物的水分状况的重要指标,对于植物水分生理的科学研究以及农业生产实践具有重要指导意义。小液流法测植物水势的方法是利用植物细胞的吸水或失水来测定植物水势,测定的值是一个大概的值,操作简单易懂。但在配置不同浓度的蔗糖有误差产生,实验时间长。水滴测势仪重复性操作强,但准备工作时间长,但测定的数据比较准确。装样时不要夹得太紧,以免压伤植物组织。