Isotonisch/Hypotonisch?

Frage: Es gibt eine Lösung von NaCl (c = 0,15 mol.l-1). Wählen Sie die Lösung aus, die isotonisch mit NaCl-Lösung:

1. FeCl3, c = 75 mmol.l-1
2. KNO3, c = 300 mmol.l-1
3. CuSO4, c = 0.1 mol.l-1
4. fructose, c = 0.3 mol.l-1

Könnte mir jemand bitte erklären wie man an sowas rangeht und löst.

Comments

[Spikeman197]

mMn sind ja 2 isotonisch

[poncho917]

Ok. Und welche und wie kommen Sie drauf?

[Spikeman197]

mMn sind zwei von den vorgegebenen Lösungen isotonisch zu der angegebenen NaCl-Lösung. Aber weil der Text ziemlich unsauber ist, würde mich ein Fehler nicht wundern.

[poncho917]

Ok. Und welche und wie kommen Sie drauf?

Answer 1

[indiachinacook]

Du mußt Dir überlegen, wieviele unabhängige Teilchen beim Lösen entstehen. Natrium­chlorid dissoziiert beim Lösen in die beiden Ionen Na⁺ und Cl⁻, also enthält Deine 0.15 mol/l NaCl-Lösung insgesamt 0.3 mol/l gelöste Teilchen, man sagt auch, die Osmolarität beträgt 0.3 osmol/l.

Für die anderen Lösungen gehen wir gleich vor und sehen, was herauskommt. Außer­dem geben wir die Konzentrationen konsistent in mol/l an, damit nicht noch eine Ver­wechs­lung zwischen mol und mmol passiert

1. FeCl₃, c=0.075 mol/l , Teilchenzahl ist 4 (Fe³⁺ + 3 Cl⁻) ⟹ 0.3 osmol/l
2. KNO₃, c=0.3 mol/l, Teilchenzahl ist 2 (K⁺ + Cl⁻) ⟹ 0.6 osmol/l
3. CuSO₄, c=0.1 mol/l, Teilchenzahl ist 2 (Cu²⁺ + SO₄²⁻) ⟹ 0.2 osmol/l
4. Fructose, c=0.3 mol/l, Teilchenzahl ist 1 (keine Dissoziation) ⟹ 0.3 osmol/l

In der Praxis sind Ionenlösungen aber oft nichtideal, weil die Ionen ja untereinander star­ke elektrostatische Anziehung spüren, besonders, wenn sie mehrfach geladen sind. Das kann man mit Korrekturfaktoren berücksichtigen, die man aus einer Ta­bel­le klaut oder aus einem Modell (z.B. Debye–Hückel) näherungsweise ausrechnet. In simplen Fällen wird die Osmolarität dadurch systematisch herabgesetzt.

Besonders schlimm ist das beim FeCl₃, weil das in reinem Wasser sehr viele ver­schie­­de­ne Teilchen bilden kann — einerseits Chloridokomplexe wie [FeCl]²⁺ oder [FeCl₂]⁺ bis zu [FeCl₆]³⁻ und andererseits eine ganze Speisekarte von Isopolyanionen mit meh­re­ren, über O-Atome verbrückten Fe-Atomen; gleichzeitig entstehen H₃O⁺-Ionen. Die simple Abschätzung mit vier Ionen pro Formeleinheit ist also nicht ver­trauens­wür­dig, und wir sollten das Beispiel wegen Un­berechen­bar­keit ausschließen.

Somit bleibt uns nur die Fructose übrig, die in passabler Näherung die gleiche Os­mola­rität wie die gegebene NaCl-Lösung hat und daher zu ihr isotonisch ist. Das KNO₃ hat eine höhere Osmolarität (ist also hypertonisch) und das CuSO₄ hat eine niedrigere Os­molarität (ist also hypotonisch).

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik

Comments

[Spikeman197]

Ich war mit beim FeCl3 auch nicht sicher...so richtig gut ist das nicht auf die Dauer löslich, tendiert zu Komplexen, oder fällt als Oxid/Hydroxid aus (Rost).

Gut löslich ist es in konz HCl, aber dann eben als [FeCl6](3-)

[indiachinacook]

@Spikeman197

Das sehe ich genauso. Die Lösung würde je nach Konzentration früher oder später ausfallen (Stunden, Tage?), weil die Isopolysäuren immer größer werden. Da weigere ich mich, als Lehnstuhlchemiker irgendwelche Aussagen zu treffen.

Answer 2

[Spikeman197]

Der Trick ist zu wissen, oder zu erkennen, ob und in wie viele Teilchen (Ionen), der Stoff dissoziiert.

Aus 0,150 mol/L NaCl entsteht eine Ionenkonzentration von 0,300 mol/L weil sich je ein Na(+)-Kation und ein Chlorid-Anion [Cl(-)] lösen.

Bei Fructose passiert das nicht. Aber bei den Salzen entstehen eben 2, 3, oder 4 freie Ionen, wodurch sich der osmotische Druck entsprechend erhöht.