Praktikum Virtual Osmosis: Kentang dalam Larutan Gula

Praktikum virtual osmosis ini mengikuti praktikum wajib AQA GCSE tentang osmosis pada jaringan tumbuhan dan bagian kentang dari investigasi difusi dan osmosis AP Biology. Enam potongan kentang direndam dalam larutan gula dari 0,0 sampai 1,0 mol/dm³. Siswa mencatat massa awal dan akhir, menghitung persentase perubahan massa, memplotnya terhadap konsentrasi, dan membaca konsentrasi saat massa tidak berubah. Hasilnya tabel data lengkap, grafik yang jelas memotong nol, dan perkiraan konsentrasi cairan sel kentang. Setiap angka di bawah dibaca dari simulasi.

Keterkaitan dengan kurikulum

• AQA GCSE Biology: spesifikasi 4.1.3.2, osmosis, dan praktikum wajibnya tentang pengaruh berbagai konsentrasi larutan garam atau gula terhadap massa jaringan tumbuhan.
• AP Biology: Unit 2 (Cell Structure and Function), topik 2.8, tonisitas dan osmoregulasi (ENE-2), dan investigasi difusi dan osmosis AP. Pengayaan di bawah menambahkan perhitungan potensial air dari AP.
• Simulic tidak berafiliasi dengan College Board maupun AQA dan tidak didukung oleh keduanya.

Sebelum praktikum (5 menit)

Tanyakan: "Potongan kentang direndam dalam larutan gula 0,0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, dan 1,0 mol/dm³. Potongan mana yang massanya bertambah?" Siswa memilih keenamnya, hanya 0,0 dan 0,2, hanya 0,8 dan 1,0, atau tidak ada, lalu memberi alasan. Pada tautan kelas, ini adalah pertanyaan 1; simulasi terbuka setelah mereka menjawab.

Langkah kerja dalam simulasi

1. Pilih Percobaan potongan kentang di menu Mode di bawah simulasi.
2. Periksa penggeser: Suhu 25 °C, Cairan sel 0,30 mol/dm³, Lebar potongan 5 mm. Ini nilai bawaannya.
3. Tekan Atur Ulang. Potongan direndam dengan kecepatan 5 menit per detik sampai "Direndam 180 menit", sekitar 36 detik. Tabel terisi selama perendaman.
4. Salin massa awal dan massa akhir ("Massa sekarang") untuk setiap gelas kimia ke tabel Anda.
5. Hitung % perubahan massa = (massa akhir − massa awal) ÷ massa awal × 100. Cocokkan jawaban Anda dengan kolom Perubahan.
6. Ketuk setiap gelas kimia dan catat keadaan selnya: turgid, lembek, atau plasmolisis.
7. Plot % perubahan massa terhadap konsentrasi gula dan baca titik garis memotong nol.
8. Tekan Atur Ulang untuk percobaan kedua. Massa sedikit berubah di setiap percobaan, karena simulasi menambahkan galat penimbangan kecil. Ambil rata-rata kedua percobaan.

Gula (mol/dm³)	0,0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Massa awal (g)
Massa akhir (g)
Perubahan massa (%)
Sel

Hasil yang diharapkan

Setiap potongan bermassa awal sekitar 1,3–1,4 g. Satu percobaan uji memberi:

Gula (mol/dm³)	0,0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Awal → akhir (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
Perubahan (%)	+13,5	+6,5	−3,8	−9,0	−14,1	−17,2
Sel	turgid	turgid	lembek	plasmolisis	plasmolisis	plasmolisis

Nilai rata-rata tanpa galat penimbangan adalah +13,1, +5,8, −4,0, −9,9, −14,1, dan −17,1 %. Kurvanya bukan garis lurus: kurva mendatar di kedua ujung. Dinding sel mencegah sel turgid mengembang lebih jauh, dan sel yang mengalami plasmolisis makin sedikit menyisakan air untuk dilepaskan.

Garis memotong nol pada sekitar 0,32 mol/dm³: 0,31 sampai 0,33 dalam percobaan kami, dan hampir selalu antara 0,30 dan 0,34. Pada konsentrasi itu tidak ada osmosis bersih, jadi nilai ini memperkirakan konsentrasi cairan sel kentang. Penggeser Cairan sel diatur ke 0,30, sehingga siswa dapat mengecek seberapa dekat perkiraan mereka.

Pertanyaan untuk siswa

1. Prediksi: potongan mana yang massanya bertambah?
2. Variabel mana yang harus sama untuk keenam potongan?
3. Pengaturan bawaan, 180 menit. Hitung % perubahan massa potongan dalam 1,0 mol/dm³.
4. Pada konsentrasi gula berapa grafik Anda memotong nol?
5. Mengapa kita membandingkan persentase perubahan massa, bukan perubahan massa?

Jawaban untuk guru:

1. Hanya potongan dalam 0,0 dan 0,2 mol/dm³.
2. Lebar potongan, lama perendaman, dan suhu.
3. Sekitar −17 % (diterima dari −20 % sampai −14,5 %).
4. Sekitar 0,32 mol/dm³ (diterima dari 0,27 sampai 0,37).
5. Massa awal potongan berbeda-beda, jadi persentase membandingkannya secara adil.

Miskonsepsi umum

• "Gula masuk ke dalam kentang." Membran menahan gula. Hanya air yang berpindah, melalui osmosis.
• "Air berpindah ke tempat yang airnya lebih banyak." Air berpindah dari larutan encer (potensial air lebih tinggi) ke larutan yang lebih pekat.
• "Sel tumbuhan pecah dalam air murni." Dinding sel mencegahnya. Sel menjadi turgid, dan pertambahan massanya mendatar.

Pengayaan

• Potensial air (AP). Pakai titik potong nol sebagai konsentrasi cairan sel dan hitung potensial zat terlarut ψs = −iCRT, dengan i = 1, R = 0,0831 L·bar/(mol·K), dan T = 298 K. Untuk 0,32 mol/dm³: ψs = −(1)(0,32)(0,0831)(298) ≈ −7,9 bar. Pada titik ini potensial air sel sama dengan potensial air larutan.
• Laju osmosis. Atur Lebar potongan ke 10 mm dan ulangi. Konstanta waktu naik dari τ ≈ 20 menit menjadi τ ≈ 80 menit, dan setelah 180 menit potongan dalam 1,0 mol/dm³ hanya berubah sekitar −15 %. Tanyakan mengapa potongan yang lebih tebal butuh waktu lebih lama untuk mencapai massa tetap.

Pertanyaan umum

Mengapa setiap percobaan memberi massa yang sedikit berbeda?

Simulasi menambahkan galat penimbangan kecil dan memberi setiap potongan massa awal yang sedikit berbeda, seperti di laboratorium sungguhan. Itulah sebabnya set pertanyaan menerima rentang nilai, dan mengapa dua kali percobaan beserta rata-ratanya layak dilakukan.

Bisakah siswa mencari konsentrasi cairan sel yang tidak diketahui?

Sebagian. Anda dapat mengatur nilai cairan sel yang berbeda pada nilai awal tautan kelas Anda, misalnya 0,26 mol/dm³. Namun penggeser Cairan sel tetap menampilkan nilainya di simulasi, jadi perlakukan sebagai alat cek, bukan rahasia.

Apakah ada model membran juga?

Ada. Simulasi yang sama memiliki mode Difusi melalui membran dan Osmosis air, yang menampilkan partikelnya. Keduanya cocok sebagai pengantar singkat sebelum percobaan potongan kentang.

Terkait

Difusi melalui membran dan osmosis pada sel Laju fotosintesis – cahaya, CO₂, suhu, dan titik kompensasi

Untuk struktur pelajaran lengkap di sekitar hubungan terukur seperti ini, lihat cara membuat aktivitas laboratorium virtual. Untuk memakai prediksi kentang sebagai diskusi kelas, lihat Predict–Observe–Explain dengan simulasi.