冰点下降法测定植物汁液的渗透势

【原理】

根据拉乌尔冰点下降原理，任何溶液，如果其单位体积中溶解的溶质的颗粒（分子和离子）总数目相同时，则引起溶液冰点下降的数值也相同。1mol的任何非电解质溶解于1000g水中，则使水的冰点由0℃下降至–1.857℃；而1mol的电解质溶于1000g水中，其冰点下降值为离解离子与未离解的总物质的量乘以1.857。因此，欲求某一溶液的溶质颗粒数目，可先测其冰点下降值，然后按公式算出：

式中 OS—1000g水中所溶解的溶质的颗粒数目，即质量渗（透）摩尔浓度；

Δt—冰点下降值（℃）；

1.857—水的摩尔冰点下降常数。

溶液的冰点下降值可用冰点渗透压计测定，该仪器以高灵敏度感温元件测量冰点，并转换为渗透摩尔浓度单位（OS mol）。冰点是指溶液的固态和液态处于平衡状态下的温度。

对于水溶液，在从液态向固态冷却变化的过程中，温度虽已达到甚至低于冰点而不发生结冰的现象称之为“过冷现象”，处于过冷状态下的液体是极不稳定的，任一扰动便可“触发”其立刻结晶而变为固态，释放出“晶化热”，将使过冷的溶液在冰晶形成瞬间产生温度回升现象。上述过程，可用“结冰曲线”来描述。

从结冰曲线可以看出，过冷的溶液在结冰释热后有一段温度平稳的时间，这段较平稳的温度即为溶液的冰点，本实验所用冰点渗透压计即根据对这一温度的测量求出被测液体的冰点，并将冰点下降值换算成渗透摩尔浓度单位（iC），且显示读数。然后根据公式便可计算出溶液的渗透势：

ψs= – iCRT

式中 ψs—溶液的渗透势，以MPa为单位；
R—气体常数，为0.008314MPa·L·mol-1·K-1；
T—开氏温度，即273+ t℃（实验当时温度）；
C—溶液的质量摩尔深度（mol / kg H2O）；
i—溶液电解质的等渗系数。

【仪器与用具】

FM-4型冰点渗透压计；离心机；离心管；温度计；30ml注射器；纱布。

【方法】

1. 仪器调试：

（1）从致冷槽口加入40ml左右不冻液，观察仪器的液面刻度（红线），至刻度为止。

（2）打开冷却水，调节水流量为0.5L/min左右。

（3）在冷却水循环后，打开电源开关，预热仪器20~30min。

（4）按下调零键，如数字不为“0.000”，可用螺丝刀调节“调零”电位器，使数字为“0.000”，而前面的“+”，“-”符号任意，放开调零键，应显示一个数字（与测量数字无关）。

（5）将温度计插入致冷槽，仪器致冷器的最低温度一般应调至–7~–8℃左右，可用螺丝刀调节温度调整螺栓，并观察液面后面的指示灯（指示灯亮为降温）。

（6）在洁净干燥的测定管中倒入1ml参考液（300或800），将测定管放入致冷槽，用洁净卫生纸把测量探头的热敏电阻和振棒擦净。按“下降”键，此时测量探头缓慢下降在测量管内，显示数字开始从正数下降至负数，至–1000左右时会听到测定管内的振棒发出强振声，同时测量探头自动提升到中位，如果提升数字不在–1000左右，可调节“提升”电位器。

（7）提升到中位后，所显示的数字的绝对值由大到小，退到最小的数字即是样品的渗透浓度值，如果数字回升变大，可按“高位”，提升测量探头到原位，测量完毕。

（8）测量出的数字若与“300”参考液数据有误差，

调整“校正I”电位器（应显示300）；如果与“800”参考液数据有误差，可调整“校正Ⅱ”电位器（应显示800）。

2. 植物样品渗透势的测定

（1）取植物叶片，用潮湿纱布轻轻擦去表面灰尘，放入洁净的塑料袋中，立即放入–30℃低温冰箱3h以上，杀死植物细胞。

（2）从低温冰箱中取出材料，融冰后，用剪刀将材料剪碎，放入注射器内，将细胞液压出，存于0.3ml或1ml测定管内（视细胞液多少而定），盖好塞子。压出液应不少于0.3ml才能测定。

（3）榨出液中若含有较多的残破细胞壁或大量淀粉粒、叶绿体等，需要先经离心。可用台式离心机，2ml的具塞塑料椎形离心管，5000r/min，离心2min，取上清液测定。

（4）测定步骤参考仪器调试第（6）~（7）步，以经过离心的材料压出液代替参考液进行测定。

【注意事项】

1. 试验条件不同时，结冰曲线的形状会有变化，从而影响冰点测定结果，为此必须通过反复试验，选择能产生一段较为稳定而线性较好的结冰曲线的实验条件。

2. 在测定过程中，如果自来水突然断水，必须立即停机，以免烧坏半导体致冷器。

3. 测量探头的热敏电阻比较娇贵，在移动测量探头时一定要注意保护。

4. 在测量过程中，显示数字达–1000左右，但样品测定管内未发出强振声，同时也未提升，即自动提升失灵，此时可按“中位”键提升，随后显示测量数字。