Laboratorio virtual de ósmosis: tiras de papa en azúcar

Este laboratorio virtual de ósmosis sigue la práctica obligatoria (required practical) de AQA GCSE sobre la ósmosis en tejido vegetal y la parte de la papa de la investigación sobre difusión y ósmosis de AP Biology. Seis tiras de papa se remojan en soluciones de azúcar de 0,0 a 1,0 mol/dm³. Los estudiantes anotan las masas inicial y final, calculan el porcentaje de cambio de masa, lo representan frente a la concentración y leen la concentración a la que la masa no cambia. Terminan con una tabla de resultados completa, una gráfica que corta claramente el cero y una estimación de la concentración del jugo celular de la papa. Todos los números de esta guía se leyeron en la simulación.

Relación con el currículo

• AQA GCSE Biology: especificación 4.1.3.2, ósmosis, y su práctica obligatoria sobre el efecto de una serie de concentraciones de soluciones de sal o de azúcar en la masa de un tejido vegetal.
• AP Biology: Unit 2 (Cell Structure and Function), tema 2.8, tonicidad y osmorregulación (ENE-2), y la investigación de AP sobre difusión y ósmosis. La ampliación de abajo añade el cálculo del potencial hídrico de AP.
• Simulic no está afiliado al College Board ni a AQA, ni cuenta con su respaldo.

Antes del laboratorio (5 min)

Pregunta: "Unas tiras de papa se remojan en soluciones de azúcar de 0,0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 y 1,0 mol/dm³. ¿Qué tiras ganarán masa?" Los estudiantes eligen entre las seis, solo 0,0 y 0,2, solo 0,8 y 1,0, o ninguna, y dan una razón. En un enlace de clase es la pregunta 1; la simulación se desbloquea cuando responden.

Método en la simulación

1. Elige Experimento con tiras de papa en el menú de modo bajo la simulación.
2. Comprueba los deslizadores: Temperatura 25 °C, Jugo celular 0,30 mol/dm³, Ancho de la tira 5 mm. Son los valores por defecto.
3. Pulsa Reiniciar. Las tiras se remojan a 5 minutos por segundo hasta "180 min en remojo", unos 36 segundos. La tabla se llena mientras se remojan.
4. Copia en tu tabla la masa inicial y la masa final ("Masa actual") de cada vaso.
5. Calcula el % de cambio de masa = (masa final − masa inicial) ÷ masa inicial × 100. Comprueba tu resultado con la columna Cambio.
6. Toca cada vaso y anota el estado de sus células: turgentes, flácidas o plasmolizadas.
7. Representa el % de cambio de masa frente a la concentración de azúcar y lee dónde la línea corta el cero.
8. Pulsa Reiniciar para una segunda prueba. Las masas cambian un poco en cada prueba, porque la simulación añade pequeños errores de pesada. Calcula la media de las dos pruebas.

Azúcar (mol/dm³)	0,0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Masa inicial (g)
Masa final (g)
Cambio de masa (%)
Células

Resultados esperados

Cada tira empieza con unos 1,3–1,4 g. Una prueba dio:

Azúcar (mol/dm³)	0,0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Inicial → final (g)	1,33 → 1,51	1,38 → 1,47	1,33 → 1,28	1,33 → 1,21	1,35 → 1,16	1,34 → 1,11
Cambio (%)	+13,5	+6,5	−3,8	−9,0	−14,1	−17,2
Células	turgentes	turgentes	flácidas	plasmolizadas	plasmolizadas	plasmolizadas

Los valores medios sin errores de pesada son +13,1; +5,8; −4,0; −9,9; −14,1 y −17,1 %. La curva no es una línea recta: se aplana en los dos extremos. La pared celular impide que las células turgentes se hinchen mucho más, y a las células plasmolizadas les queda cada vez menos agua que perder.

La línea corta el cero hacia 0,32 mol/dm³: entre 0,31 y 0,33 en nuestras pruebas, y casi siempre entre 0,30 y 0,34. A esa concentración no hay ósmosis neta, así que sirve para estimar la concentración del jugo celular de la papa. El deslizador Jugo celular está en 0,30, así que los estudiantes pueden comprobar cuánto se acerca su estimación.

Preguntas para los estudiantes

1. Predicción: ¿qué tiras ganarán masa?
2. ¿Qué variables deben ser iguales para las seis tiras?
3. Ajustes por defecto, 180 min. Calcula el % de cambio de masa de la tira en 1,0 mol/dm³.
4. ¿A qué concentración de azúcar corta el cero tu gráfica?
5. ¿Por qué comparamos el porcentaje de cambio de masa en lugar del cambio de masa?

Respuestas para el docente:

1. Solo las tiras en 0,0 y 0,2 mol/dm³.
2. El ancho de la tira, el tiempo de remojo y la temperatura.
3. Alrededor de −17 % (se acepta de −20 % a −14,5 %).
4. Alrededor de 0,32 mol/dm³ (se acepta de 0,27 a 0,37).
5. Las tiras empiezan con masas distintas, así que los porcentajes permiten compararlas de forma justa.

Ideas erróneas frecuentes

• "El azúcar entra en la papa." La membrana retiene el azúcar. Solo se mueve el agua, por ósmosis.
• "El agua va hacia donde hay más agua." El agua va de una solución diluida (mayor potencial hídrico) a otra más concentrada.
• "Las células vegetales revientan en agua pura." La pared celular lo impide. Las células se vuelven turgentes y la ganancia se estabiliza.

Ampliación

• Potencial hídrico (AP). Toma el punto de corte con el cero como la concentración del jugo celular y calcula el potencial de soluto ψs = −iCRT, con i = 1, R = 0,0831 L·bar/(mol·K) y T = 298 K. Para 0,32 mol/dm³: ψs = −(1)(0,32)(0,0831)(298) ≈ −7,9 bar. En este punto el potencial hídrico de las células es igual al de la solución.
• Velocidad de la ósmosis. Pon Ancho de la tira en 10 mm y repite. La constante de tiempo sube de τ ≈ 20 min a τ ≈ 80 min, y tras 180 min la tira en 1,0 mol/dm³ solo ha cambiado alrededor de −15 %. Pregunta por qué las tiras más gruesas tardan más en llegar a una masa estable.

Preguntas frecuentes

¿Por qué cada prueba da masas ligeramente distintas?

La simulación añade pequeños errores de pesada y da a cada tira una masa inicial algo distinta, como en un laboratorio real. Por eso el conjunto de preguntas acepta un intervalo y por eso vale la pena hacer dos pruebas y calcular la media.

¿Pueden los estudiantes hallar una concentración de jugo celular desconocida?

En parte. Puedes fijar otro valor de jugo celular en los valores iniciales de tu enlace de clase, por ejemplo 0,26 mol/dm³. Pero el deslizador Jugo celular sigue mostrando el valor en la simulación, así que úsalo como comprobación, no como secreto.

¿Hay también un modelo de membrana?

Sí. La misma simulación tiene los modos Difusión a través de una membrana y Ósmosis del agua, que muestran las partículas. Funcionan bien como introducción breve antes de las tiras de papa.

Relacionado

Difusión a través de membranas y ósmosis en las células Tasa de fotosíntesis – luz, CO₂, temperatura y punto de compensación

Para una estructura de clase completa en torno a una relación medida como esta, consulta cómo crear una actividad de laboratorio virtual. Para usar la predicción de la papa como discusión en clase, consulta predecir, observar, explicar con simulaciones.