Forstå tonicitet:osmose og isotoniske løsninger

Af  John Brennan Opdateret 24. marts 2022

a_Taiga/iStock/GettyImages

Når vand på den ene side af en membran indeholder mere opløst stof end vand på den anden side, sker der én af to ting. Hvis det opløste stof kan diffundere hen over membranen, vil det. Hvis membranen er uigennemtrængelig for det opløste stof, vil vand i stedet diffundere hen over membranen. Sidstnævnte fænomen kaldes osmose. Tonicitet er et mål for den relative koncentration af ikke-penetrerende opløst stof på hver side af en membran. Den bruger de samme enheder som molaritet eller osmolaritet, men i modsætning til disse inkluderer andre målinger kun ikke-penetrerende opløste stoffer i beregningen.

Trin 1

Bestem antallet af mol opløst stof. Et mol er 6,02 x 10 til de 23 partikler (atomer eller molekyler, afhængigt af det undersøgte stof). Først skal du tage atommassen for hvert grundstof som angivet i det periodiske system, gange det med antallet af atomer af det grundstof i forbindelsen, og summere resultaterne for alle grundstoffer i forbindelsen for at finde dens molære masse - antallet af gram i et mol af det pågældende stof. Derefter skal du dividere antallet af gram opløst stof med molmassen af forbindelsen for at få antallet af mol.

Trin 2

Beregn opløsningens molaritet. Molaritet er lig med antallet af mol opløst stof divideret med antallet af liter opløsningsmiddel, så divider antallet af mol med antallet af liter opløsning for at finde molariteten.

Trin 3

Bestem, om det opløste stof dissocierer, når det opløses. En generel tommelfingerregel er, at ioniske forbindelser vil dissociere, mens kovalent bundne forbindelser ikke vil. Multiplicer opløsningens molaritet med antallet af ioner, der dannes, når en enkelt formelenhed af forbindelsen dissocierer for at finde osmolariteten. CaCl2, for eksempel, ville dissociere i vand for at danne tre ioner, mens NaCl ville danne to. Følgelig er en 1-molær opløsning af CaCl2 en 3-osmolær opløsning, mens en 1-molær opløsning af NaCl ville være en 2-osmolær opløsning.

Trin 4

Bestem hvilke opløste stoffer der kan diffundere over membranen, og hvilke der ikke kan. Som en generel regel kan urinstof og opløste gasser som O2 og CO2 diffundere over cellemembraner, mens glukose eller ioner i opløsning ikke kan. Toniciteten er den samme som osmolariteten, bortset fra at den kun måler opløste stoffer, der ikke kan diffundere hen over membranen. For eksempel, hvis en opløsning har en 300-milliosmolær koncentration af natriumchlorid og en 100-milliosmolær koncentration af urinstof, vil vi udelukke urinstoffet, da det kan diffundere hen over cellemembranen, så opløsningen ville være 300-milliosmolær af hensyn til tonicitet.

Trin 5

Beslut om opløsningen er isotonisk, hypertonisk eller hypotonisk. En isotonisk opløsning har samme tonicitet på begge sider af membranen. Cellerne i din krop har en koncentration på 300 milliosmolær af ikke-penetrerende opløste stoffer, så de er isotoniske i forhold til deres miljø, så længe den interstitielle væske har en lignende koncentration. En hypertonisk opløsning ville være en, hvor koncentrationen af opløst stof er større uden for cellen, mens en hypotonisk opløsning har en mindre koncentration af opløste stoffer i forhold til indersiden af cellen.

Ting påkrævet

• Blyant
• Papir
• Lommeregner

TL;DR (for lang; læste ikke)

Hvis du nogensinde har undret dig over, hvorfor hospitaler infunderer saltvandsopløsning for at erstatte blodtab i stedet for rent vand, ligger svaret i blodplasmaets tonicitet i forhold til indersiden af dine celler. Rent vand har ingen opløste stoffer, så hvis hospitalet skulle tilføje rent vand direkte til din blodbane, ville det være hypotonisk for (mindre koncentreret end) dine røde blodlegemer. Vand ville gradvist diffundere ind i dine røde blodlegemer og få dem til at svulme, indtil de brister. Hospitaler bruger i stedet saltvandsopløsning, fordi den er isotonisk i forhold til dine celler.

Referencer

• "Chemical Principles, the Quest for Insight, 4. udgave"; Peter Atkins og Loretta Jones; 2008.
• "Biologi, en brugerdefineret udgave"; Campbell, Reece, Urry, Cain, Wasserman, Minorsky, Jackson; 2008.