Калініченко Ю.Ю.
імені Богдана
Хмельницького
Розвиток
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.
9. ru.wikipedia.org/ wiki/ Ботаника