مقدمه:

تخم‌مرغ بدون پوسته را در مایعات مختلف قرار دهید و ببینید که چگونه بزرگ و کوچک می‌شود!

آیا تا به حال به تخم‌مرغ به عنوان یک سلول بزرگ اندیشیده‌اید؟ قطعاً تخم‌مرغ از سلول‌های حقیقی بسیاری تشکیل شده است، اما شما می‌توانید این فرض را در نظر بگیرید تا دریابید که چگونه مایعات مختلف از غشا وارد تخم‌مرغ می‌شوند. این فرآیند هم اکنون در مقیاس بسیار کوچک‌تر در بدن شما در حال اجرا است. ما برای دیدن چنین پدیده‌ای با چشم غیرمسلح می‌توانیم فعالیت امروز را انجام دهیم. می‌توانیم فرض کنیم که تخم‌مرغ بدون پوسته یک سلول بزرگ است که جداره‌ی سلولی، سیتوپلاسم و هسته دارد.

پیش‌زمینه:

هر سلول از بدن ما در یک غشای پلاسما دربر گرفته شده است. غشای پلاسما یک مرز پیچیده است که لایه‌های متعددی دارد. این لایه محتویات سلول را از دنیای پیرامون آن جدا می‌کند. غشای پلاسما معمولاً مایع است. این غشا نقش بسیار مهمی در تعادل سلول ایفا می‌کند و این کار را از طریق کنترل موادی که از آن عبور می‌کنند انجام می‌دهد. یکی از ویژگی‌های مهم غشای پلاسما انتخاب‌گر بودن است، یعنی مواد عبوری را انتخاب می‌کند. به بعضی از مواد اجازه‌ی عبور آزادانه می‌دهد در حالی که مواد دیگر را محدود می‌کند. چنین خصلتی می‌تواند موادی را که وارد سلول شده یا از آن خارج می‌شوند بازرسی کند. ببینید که چگونه تخم‌مرغ هم در مقیاس بزرگ همین کار را انجام می‌دهد!

 

مواد و وسایل مورد نیاز:

یک عدد تخم‌مرغ

چند فنجان یا شیشه که به اندازه‌ی کافی بزرگ باشند و یک تخم‌مرغ و مایع در آن جا شود

سرکه‌ی سفید به میزانی که یک تخم‌مرغ در آن غوطه‌ور شود

قاشق بزرگ

آب به میزانی که یک تخم‌مرغ در آن غوطه‌ور شود

شربت ذرت میزانی که یک تخم‌مرغ در آن غوطه‌ور شود

 

آماده‌سازی:

  •  تخم‌مرغ را در شیشه یا فنجان قرار دهید و روی آن سرکه‌ی سفید بریزید تا جایی که به طور کامل تخم‌مرغ را بپوشاند. تخم‌مرغ را مشاهده کنید. آیا حباب‌های ریزی را که روی پوسته‌ی تخم‌مرغ تشکیل می‌شوند می‌بینید؟
  •  تخم‌مرغ را برای ۲۴ ساعت در همین شرایط نگه دارید.

 

روش کار:

  •  در روز بعد تخم‌مرغ را با قاشق بزرگ از سرکه خارج کنید. آیا پوسته تغییر کرده است؟ تغییر آن چگونه است؟
  •  سرکه‌ی قدیمی را خالی کنید و تخم‌مرغ جدید نرم شده را در سرکه‌ی تازه قرار دهید.
  •  تخم‌مرغ را برای ۲۴ ساعت دیگر در همین شرایط نگه دارید.
  •  تخم‌مرغ را بردارید و دوباره با دقت مشاهده کنید. آیا دوباره تغییر کرده است؟

  •  در روز سوم تخم‌مرغ را با قاشق بزرگ از سرکه خارج کرده و درون سینک ظرفشویی به آرامی آبکشی کنید. مراقب باشید: زیرا پوسته‌ی تخم مرخ حل شده و از بین رفته و تنها غشای نازک اطراف سفیده‌ی تخم‌مرغ است که محتویات آن را کنار هم نگه داشته است. دوام این لایه‌ی نازک کمتر از پوسته‌ی تخم‌مرغ است. حالا ظاهر تخم‌مرغ چگونه دیده می‌شود؟
  •  به آرامی تخم‌مرغ را در شربت ذرت قرار دهید و هشت ساعت آن را در همین حالت نگه دارید. اکنون ظاهر تخم‌مرغ چه تغییری کرده است؟ چگونه؟

 

مشاهده و نتیجه‌گیری:

هنگامی که شما برای بار اول تخم‌مرغ را در سرکه قرار می‌دهید، اسید سرکه با کلسیم موجود در پوسته‌ی تخم‌مرغ واکنش شیمیایی نشان می‌دهد و گاز کربن دی اکسید آزاد می‌شود. همین‌طور که تخم‌مرغ در سرکه می‌ماند، پوسته‌ی آن در سرکه حل می‌شود و یک تخم‌مرغ بدون پوسته به دست می‌آید. در روز سوم می‌بایست کل پوسته از بین رفته باشد و فقط سفیده و زرده‌ی تخم‌مرغ در یک جداره‌ی بسیار نازک دیده شوند.

تخم‌مرغ‌های بدون پوسته مثال خوبی از سلول‌های بدن انسان هستند. پس از اینکه پوسته‌ی تخم‌مرغ از بین رفت، یک غشای بسیار نازک باقی می‌ماند. در حقیقت چیزی که ما می‌بینیم از دو غشا تشکیل شده است، اما چون این دو لایه به هم چسبیده‌اند، ما آن‌ها را یک غشا می‌بینیم. این غشا هم مانند غشای پلاسمای سلول‌های بدن ما، قابلیت نفوذپذیری انتخابی دارد. می‌توان کل تخم‌مرغ را به عنوان مدلی از یک سلول در نظر گرفت.

موادی که می‌توانند از غشای سلول عبور کنند، از اصل پخش‌شدگی پیروی می‌کنند، یعنی هنگامی که وارد مایع سلولی می‌شوند از جاهایی که غلظت کمتری دارند به سمت جاهایی که غلظت بیشتری دارند جابه‌جا می‌شوند. این جابه‌جایی آنقدر ادامه می‌یابد تا غلظت مواد ورودی در همه‌جای غشا یکسان شود.

آب می‌تواند به راحتی از غشا عبور کند. حرکت آب در غشا، پدیده‌ای است که پخش‌شدگی ویژه‌ی خود را دارد. نام اسمز به این پدیده اطلاق می‌شود. اگر تخم‌مرغ در محلولی قرار بگیرد که آب آن بیشتر از آب درون تخم‌مرغ باشد، آب موجود در محلول از غشا رد شده و وارد تخم‌مرغ می‌شود. در نتیجه حجم تخم‌مرغ افزایش پیدا می‌کند. به همین دلیل اگر تخم‌مرغ را در آب قرار دهیم بزرگ‌تر می‌شود.

برعکس اگر تخم‌مرغ را در محلولی قرار دهیم که آب کمتری نسبت به داخل تخم‌مرغ دارد، آب از میان غشا رد شده و از تخم‌مرغ به محلول منتقل می‌شود. در این حالت تخم‌مرغ بخشی از جرم و حجم خود را از دست می‌دهد و مانند یک بادکنک دیده می‌شود که باد آن تخلیه شده باشد. این همان چیزی است که دربار‌ه‌ی تخم‌مرغ غوطه‌ور در شربت ذرت اتفاق افتاد.

پدیده‌های پیچیده‌ای که در سلول‌های بدن ما اتفاق می‌افتند، بسیار شبیه به فعالیت علمی امروز هستند. غشای پلاسمایی سلول‌های ما آب، اکسیژن و مواد مغذی را از خود عبود داده و وارد سلول‌های ما می‌کنند. همچنین آن‌ها مواد دفعی سلول را از سلول خارج می‌کنند. اکسیژن در ریه‌های ما وارد گلبول‌های قرمز خون شده و سپس از آن‌ها خارج شده و به بافت‌های ما می‌رسند. در این مرحله گاز اکسیژن از گلبول‌های خون خارج شده و وارد سلول‌های بافت‌های بدن می‌شوند. آب موجود در معده و روده هم از طریق اسمز وارد جریان خون می‌شوند. تمامی این نقل و انتقالات به طور دائمی از لحظه‌ی تولد در بدن انسان برقرار هستند. در واقع این اعمال حیاتی هستند و اگر مختل شوند می‌توانند به سرعت بدن را با مشکل مواجه کنند.


منبع:

Scientific American

مقدمه:
آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که نوشابه‌ی گازدار چگونه تولید می‌شود؟ هنگامی که شما جرعه جرعه آن را می‌نوشید، حباب‌های گاز به پرزهای زبانتان می‌چسبند و همینطور وارد کام و بینی شما می‌شوند و گویی یک ضربه از طعم نوشابه را به مذاقتان می‌زنند. چگونه این حباب‌های گاز، وارد نوشابه شده‌اند؟ در این فعالیت خوشمزه، شما با جوش شیرین، اسید سیتریک و شکر کار می‌کنید. قرار است نوشابه‌ی گازدار خودتان را بسازید. پس از اتمام کار و تهیه‌ی نوشابه، می‌توانید کمی رنگ سبز خوراکی به آن بیافزایید تا نوشابه‌ای زیبا و خوش رنگ و خوش طعم داشته باشید. ادامه مطلب …

مقدمه:
آیا تا به حال یک بطری نوشابه‌ی گازدار را خودتان باز کرده‌ و آن را در یک لیوان ریخته‌اید؟ آیا حباب‌هایی که از انتهای لیوان به بالا حرکت می‌کنند را تماشا کرده‌اید؟ با خود فکر کرده‌اید که ماهیت این حباب‌ها چیست؟ این حباب‌ها در واقع گاز کربن‌دی‌اکسید هستند که قبل از بسته‌بندی نوشابه، در آن فشرده شدند. این گاز نه تنها می‌تواند نوشیدنی‌ها را گواراتر و خوشمزه‌تر کند، بلکه قادر است یک نمایش زیبا را به شما نشان دهد. چگونه؟ کربن‌دی‌اکسید می‌تواند آبنبات‌های قلبی را وادار به رقص کند! در طول این آزمایش جالب شما نکات شیمی بسیار جالبی را می‌آموزید. پس اگر در خانه آبنبات دارید، این آزمایش را اجرا کنید تا به غیر از چشیدن طعم آن‌ها، از راه دیگری هم بتوانید از وجودشان لذت ببرید؛ با مشاهده‌ی حرکت موزون آن‌ها در نوشابه! ادامه مطلب …

مقدمه:
همه‌ی ما با مفهوم فشار آشنا هستیم. این کلمه در زندگی روزمره می‌تواند معانی متفاوتی داشته باشد، اما هنگامی که دانشمندان از فشار صحبت می‌کنند، منظور آنها یک نیروی فیزیکی ثابت (مانند فشار یا کشش) اعمال شده بر یک جسم است. به عنوان مثال، اگر روی یک بادکنک باد شده بنشینید، می‌توانید تاثیر فشار را بر روی آن ببینید، البته قبل از اینکه بترکد! ادامه مطلب …

مقدمه:

همه‌ی ما می‌دانیم که نباید دروغ بگوییم و همچنین امیدواریم که همیشه حقیقت به ما گفته شود. اما آیا تاکنون به دروغ گفتن به عنوان یک مهارت اجتماعی جالب فکر کرده‌اید؟ دروغ گفتن در واقع با مفهوم هم‌دلی گره خورده است، توانایی دیدن چیزها از دیدگاه شخصی دیگر. اغلب انسان‌ها در حدود سن سه سالگی شروع به کسب این مهارت می‌کنند، زمانیکه متوجه می‌شوند درک آنها از دنیا ممکن است با درک دیگران از آن متفاوت باشد. دروغ گفتن ممکن است یک مهارت باشد، اما مهارتی مشکل ساز! همه‌ی ما دوست داریم دروغ را از حقیقت تشخیص دهیم. آیا روش مورد استفاده در این فعالیت علمی به ما این امکان را خواهد داد؟ ادامه مطلب …

مقدمه:

آیا می‌دانید که آرد می‌تواند منفجر شود؟ خوشبختانه این اتفاق به شکل خود به خودی در آشپزخانه رخ نمی‌دهد، اما اگر شرایط مناسب فراهم باشد این انفجار ممکن است. برای ایجاد این انفجار باید پودری بسیار ریز از آرد داشته باشید. در واقع، هر ماده‌ی جامد قابل اشتعالی که به صورت ابر گرد و غبار پراکنده شود، چنان‌چه در تماس با شعله قرار بگیرد منفجر خواهد شد. (به همین خاطر در مکان‌هایی که ذرات ریز بسیاری وجود دارند، مانند انبارها، باید احتیاط شدیدی اعمال شود.) این موضوع مرتبط است با اندازه‌ی ذرات مواد جامد که سرعت و نوع واکنش شیمیایی را تعیین می‌کند. در این فعالیت علمی می‌توانید این موضوع را به طور دقیق بررسی کنید. ادامه مطلب …

مقدمه:

آبی که در یک لیوان شفاف می‌ریزید، شفاف است. اما اگر بخواهید از درون آب به دنیای ورای آن نگاه کنید چه رخ خواهد داد؟ احتمالاً همه چیز کمی کج و معوج و مبهم خواهد بود. اگر آب شفاف است، پس چرا نمی‌توانیم از درون آن محیط بیرون را شفاف ببینیم؟ پاسخ را باید در نحوه‌ی حرکت نور از درون آب، شیشه و سایر مواد شفاف جستجو کنیم. درست مانند شرایطی که قصد داشته باشید در استخر بدوید، هنگامی که نور در آب یا شیشه حرکت می‌کند، دچار کاهش سرعت می‌شود. با کاهش سرعت، نور یا از ماده خارج یا درون آن خم می‌شود. در این فعالیت علمی شما با بازی با نور اجسام عادی را ظاهر و غیب خواهید کرد! ادامه مطلب …

 

آیا می‌دانید آب آشامیدنی از کجا می‌آید؟ بله، از شیر آب! اما منشأ این آب کجاست؟ در تمام دنیا، آب آشامیدنی یا از آبهای سطحی مانند دریاچه‌ها، مخازن و یا رودخانه‌ها، و یا از منابع آب زیرزمینی تأمین می‌شود. اما آیا شما حاضرید آب یک رودخانه یا دریاچه را به طور مستقیم مصرف کنید؟ پاسخ به احتمال زیاد نه است، زیرا آب آنها بسیار آلوده است! آب تهیه شده از این منابع باید مراحل مختلف تصفیه را پشت سر بگذارد. مرحله‌ی اول انعقاد و لخته سازی نام دارد. این فرآیندها کمک می‌کنند که ذرات موجود در داخل آب خارج شوند و آب از حالت تیره و کثیف به حالتی شفاف دربیاید. فعالیت علمی زیر را انجام دهید تا با این فرآیند بیشتر آشنا شوید.

ادامه مطلب …