Diffusion, Ladungsausgleich?
Hallo, in Chemie haben wir gerade dieses Experiment:
Ein Gefäß ist durch eine semipermeable Membran in 2 Kammern geteilt. Die Membran ist NUR für Kationen und Chloridanionen permeabel. Zudem ist das Gefäß mit Wasser gefüllt.
In der ersten Kammer sind: Na+ Ionen (Kation), Proteinanionen
In der zweiten Kammer sind: Chloridanionen, K+ Ionen (Kation)
Wir sollen erklären, was mit den einzelnen Teilchenarten geschieht, also wohin die Anionen bzw. Kationen und das Wasser diffundieren würden. Es wird ja ein Konzentrations- und Ladungsausgleich angestrebt. Könnten Sie mir evtl. bei dieser Fragestellung helfen?
LG und vielen Dank im Voraus...
Was genau ist deine Frage an dem Thema? :)
Oh, das habe ich völlig vergessen. Meine Frage war was genau jetzt mit all den Ionen passiert da ich ziemlich verwirrt bin.Also quasi die Aufgabenstellung die ich beschrieben hatte
1 Antwort
Moin,
du hast zwei Kammern, die durch eine semipermeable Membran getrennt sind.
In der einen Kammer (1) hast du anfangs Natriumkationen (Na+) und Proteinanionen.
In der anderen Kammer (2) hast du anfangs Kaliumkationen (K+) und Chloridanionen (Cl–).
Die Membran ist für Kationen und die Chloridanionen durchlässig...
Am Anfang hast du ein Konzentrationsgefälle: Kammer 1 viele Natriumkationen und entsprechend viele Proteinanionen. Kammer 2 keine Natriumkationen und keine Proteinanionen.
Aus osmotischen Gründen verlassen nun Natriumkationen die Kammer 1 in Richtung Kammer 2 (Diffusion durch eine semipermeable Membran = Osmose). Das heißt, dass die Konzentration an Natriumkationen in Kammer 1 abnimmt, wohingegen die in Kammer 2 zunimmt.
Wenn nun einige Natriumkationen in Kammer 2 sind, wandern sie irgendwann (zufällig) auch wieder zurück in Kammer 1. Aber so lange in Kammer 1 mehr Natriumkationen als in Kammer 2 sind, erfolgt rein statistisch öfter eine Wanderung von Natriumkationen von Kammer 1 in Kammer 2 als umgekehrt.
Irgendwann stellt sich jedoch ein dynamisches Gleichgewicht ein. Dann sind die Mengen an Natriumkationen in beiden Kammern (in diesem Fall) etwa gleich groß und immer wenn ein Natriumkation die Kammer 1 in Richtung Kammer 2 verlässt, passiert an einer anderen Stelle der Membran genau die entgegengesetzte Wanderung, nämlich von Kammer 2 in Kammer 1. Das ist ein Gleichgewicht, weil sich dann an den Konzentrationen der Natriumkationen in beiden Kammern unter dem Strich nichts mehr ändert. Aber das Gleichgewicht ist dynamisch, weil ständig immer noch Natriumkationen die Kammerseiten wechseln...
Der „Motor” der Einstellung des dynamischen Gleichgewichts ist das Konzentrationsgefälle.
Das gleiche passiert auch mit den Kaliumkationen. Auch hier wandern zunächst (rein statistisch) mehr Kaliumkationen von Kammer 2 in Kammer 1. Irgendwann sind dann aber die Mengen an Kaliumkationen auf beiden Seiten etwa gleich. Es stellt sich auch hier ein dynamisches Gleichgewicht ein.
Die Natrium- und Kaliumkationen beeinflussen sich gegenseitig aufgrund ihrer Ladung nicht, denn beide Ionen sind einfach positiv geladen, so dass hier in beiden Fällen nur das Konzentrationsgefälle am Anfang die treibende Kraft ist.
Bei den Chloridanionen ist das etwas komplizierter. Theoretisch würden auch sie so lange die Seiten wechseln, bis sich ein Ausgleich der Konzentrationen eingestellt hat. Danach gäbe es auch hier ein dynamisches Gleichgewicht.
ABER: das Gleichgewicht wird sich nicht so einstellen, dass in beiden Kammern die gleiche Menge an Chloridanionen vorhanden ist. Das liegt daran, dass es auch noch Proteinanionen in Kammer 1 gibt, die die Membran nicht überwinden können. Deshalb gibt es hier nicht nur das Konzentrationsgefälle, das berücksichtigt werden muss, sondern auch noch das Ladungsgefälle.
Jede positive Ladung braucht entsprechend viele negative Ladungen als Gegenionen. Deshalb gibt es irgendwann eine Konkurrenzwanderbewegung aufgrund des Konzentrationsgefälles und des Ladungsgefälles. Im Zustand des dynamischen Gleichgewichts der Chloridanionen werden deshalb in der Kammer 2 mehr Chloridanionen sein als in Kammer 1 (wo es ja noch die Proteinanionen gibt).
Schließlich wird es sogar so sein, dass sich die Verteilung der Chloridanionen auch auf die Verteilung der Natrium- und Kaliumkationen auswirken wird (gerade weil es für jede Ladung eine entgegengesetzte Ladung geben muss).
Wie das genau aussieht, hängt natürlich von den Proteinanionen ab (wie stark sind die negativ geladen) und von den konkreten Konzentrationen aller beteiligten Ionensorten...
LG von der Waterkant