Калініченко Юлія Юріївна,

студентка 5 курсу, спеціальність «Хімія і біологія»

Мелітопольський державний педагогічний університет

імені Богдана Хмельницького

Сутність поняття дифузії в шкільному курсі хімії та біології

Сучасна концепція загальноосвітньої школи України вимагає, щоб школа не обмежувала свої функції лише забезпеченням засвоєння суб’єктом певної суми знань, умінь, навичок, а вирішувала головне завдання – створення для кожної дитини сприятливих умов усебічного розвитку її здібностей, таланту, цілеспрямованого виявлення своєї індивідуальності, творчої самореалізації, що передбачає подолання суперечностей між фронтальною формою організації навчальної діяльності й індивідуальним процесом засвоєння змісту освіти.Включення хімії до блоку базових дисциплін зумовлюється значенням цього предмета у пізнанні законів природи і в матеріальному житті суспільства. Хімія посідає важливе місце поряд з фізикою і біологією та практично є підґрунттям природничо – наукової освіти. Хімічні знання сприяють формуванню понять в свідомості учнів спеціальної наукової картини хімічної реальності, без якої неможливо створити цілісне уявлення про природу, про загальну наукову картину світу.

Аналіз програм і підручників середньої і вищої школи виявив відсутність зв’язків між знаннями про гази й газові закони в курсах фізики і хімії та їх використанням як опорних для вивчення біології. На підставі цих знань багато природних явищ з’являються і в фізичній географії. Зазначимо, що закон Грема про дифузію газів не вивчають не лише в курсі хімії середньої школи, а й навіть у вищих навчальних закладах [4].

Дифузію вивчали Фік, Т. Грем, Тамман, Р.Броун, І.Пулюй.

Мета статті: розкрити суть поняття дифузія в шкільних підручниках хімії та біології.

Дифузія в біологічних системах – це процес взаємного проникнення речовин при безпосередньому стиканні або крізь порувату перетинку. Відбувається в напрямку зменшення концентрації речовин і триває до рівномірного розподілу речовин в усьому об’ємі, який вона займає. Дифузія – процес вирівнювання густини (або концентрацій) двох речовин при їх зсуві один з одним [9].

Хімічна енциклопедія дає таке трактування поняття дифузія. Дифузія – неврівноважений процес, що викликається молекулярним тепловим рухом і приводить до встановлення рівноважного розподілу концентрації усередині фаз. В результаті дифузії відбувається вирівнювання хімічних потенціалів компонентів суміші [8].

Поняття дифузія починають формувати ще з 5 класу під час вивчення природознавства. Отже, хаотично рухаючись, молекули однієї речовини заповнюють проміжки між найменшими складовими частинками іншої речовини дістало назву дифузія. Явище дифузії можна спостерігати під час прання білої і чорної білизни [7].

У шкільному підручнику з хімії 9 клас Буринська Н.М. поняття дифузія розглядає під час вивчення теми: «Поняття про істинні розчини». Приводить приклад розчинення цукру у воді. У природі хімічні сполуки в індивідуальному стані практично не існують. Вони перебувають у вигляді суміші одна з одною. Та й у побуті нас оточують в основному суміші речовин, зокрема й у вигляді водних розчинів [1].

В біології для 10 класу Данилова О.В., Шабанов Д.А. поняття дифузія розглядають під час вивчення дифузії в розчинні. Переміщення молекул за рахунок теплового руху називається дифузією. Оскільки тепловий рух хаотичний, молекули при дифузії переміщуються у випадкових напрямках.

Найважливіший наслідок дифузії – вирівнювання концентрації розчинених речовин у різних частинах розчину. Молекули глюкози, які утворилися в одній ділянці клітини, дуже швидко поширяться по всьому доступному об’єму [2].

У підручнику «Загальна біологія» для 10 класу М.Є.Кучеренко, Ю.Г. Вервес поняття дифузія розглядають у темі: «Хімічний склад і будова клітинних мембран». Серед біологічних мембран особливе місце належить плазматичній, яка оточує цитоплазму. Вона міцна та еластична, визначає розміри клітин. Плазматична мембрана насамперед захищає внутрішнє середовище клітини від несприятливих впливів і бере участь у процесах обміну речовин із навколишнім середовищем. Вона утворює вирости, мікроворсинки, які значно збільшують поверхню клітини. У плазматичній мембрані розташовані деякі ферменти, необхідні для обміну речовин. Сполуки, потрібні для життєдіяльності клітин, а також продукти обміну речовин перетинають плазматичну мембрану за допомогою дифузії, пасивного чи активного транспорту. Дифузія – це процес, за якого речовини проникають крізь певні ділянки і пори мембран унаслідок їхньої різної концентрації по обидва її боки. Цей процес відбувається без витрат енергії у результаті хаотичного теплового руху молекул [3].

Тагліна О.В. в підручнику з біології 10 клас розглядає поняття дифузія в темі: «Клітинні мембрани. Транспортування речовин через мембрани. Поверхневий апарат клітини, його функції». Біологічні мембрани – це тонкі суміжні структури молекулярних розмірів, розташовані на поверхні клітин і субклітинних частин, а також канальців та пухирців, що пронизують протоплазму. Транспортування речовин через мембрану проходить завдяки трьом різним процесам: простій дифузії, полегшеній дифузії та активному транспортуванню.

Проста дифузія – це приклад пасивного транспортування, що проходить із зони з більшою концентрацією молекул до зони з меншою концентрацією. Тобто його напрямок визначається лише різницею концентрацій речовини по обидва боки від мембрани, так званим градієнтом концентрації.

Полегшена дифузія зумовлена градієнтом концентрації, і молекули рухаються відповідно до цього градієнта. Проте якщо молекула заряджена, то на її транспортування впливає як градієнт концентрації, так і мембранний потенціал.

Активне транспортування – це перенесення розчинених речовин проти градієнта концентрації з використанням енергії АТФ [6].

Підручник з біології 9 клас Степанюк А. розглядають дифузію під час вивчення теми «Газообмін у легенях і тканинах». Людина дихає атмосферним повітрям. Під час дихання частина повітря залишається в альвеолах. Таке повітря називають альвеолярним. Суміші газів вдихуваного, видихуваного та альвеолярного повітря відрізняються за складом.

Кисень з альвеолярного повітря у кров, а вуглекислий газ із крові в альвеолярне повітря проникають шляхом дифузії. Напрямок і швидкість дифузії визначають різницею концентрацій цих газів у крові та альвеолярному повітрі. Кількість газів, що дифундують в альвеолах, залежить від різниці їх концентрації в різних середовищах і від площі альвеол [5].

Отже, в основі дихання, плазмолізу, осмосу, діалізу, газообміну та осмотичного тиску лежить дифузія. Проаналізувавши підручники з хімії та біології ми бачимо, що з точки зору хімії поняття дифузія розкривають під час вивчення розчинів. Я вважаю, що буде доцільно ввести в хімію вивчення таких процесів як випаровування, конденсація, розчинення кристалів, адсорбція, цементація. Саме при вивченні таких процесів і можна розкривати суть поняття дифузії в шкільних підручниках хімії.

Література

1. Буринська Н.М. Хімія. Підручник для 9 кл. загальноосвітн. навч. закл./ Н.М. Буринська, Л.П. Величко. – К.: Перун, 2009. – 232с.:іл..

2. Данилова О.В. Біологія. Підручник для 10 кл. загальноосвіт. навч. закл./ ДаниловаО.В, Шабанова Д.А., Брайон О.В. – Х.: Торсінг, 2001. – 256с.

3. Кучеренко М.Є. Загальна біологія. Підручник для 10 кл. загальноосвіт. навч. закл./ Кучеренко М.Є, Верес Ю.Г., Балан П.Г. – К.: Генеза, 2004. – 160с.:іл.

4. Максимов О., Янків К. Газові закони – сполучна ланка природничих наук// Хімія та біологія в школі. – 2007. – №3. – с. 49 – 51.

5. Білогія. Підручник для 9 кл. загальноосвіт. навч. закл./[А.В. Степанюк, Міщук Н.Й., Гладюк Т.В.та ін.]. – Т.: підручники і посібники, 2009. – 288с.:іл..

6. Тагліна О.В. Біологія. Підручник для 10 кл. загальноосвіт. навч. закл. – Х.: Ранок, 2010. – 256с.:іл.

7. Ярошенко О.Г. Природознавство. Підручник для 5кл. загальноосвітн. навч. закл./ Ярошенко О.Г., Баштовий В.І, Коршевнюк Т.В. – К.: Генеза, 2005. – 128с.:іл.

8. www.xumuk.ru/encyklopedia

9. ru.wikipedia.org/ wiki/ Ботаника