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Alt 16.12.2009, 11:41   #1   Druckbare Version zeigen
diaetologisch weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 6
Frage Osmolarität von Gemischen berechnen

Hallo erstmal und gleich meine Bitte um Verzeihung, falls das hier in der falschen Rubrik steht.

Ich habe in Wirklichkeit 0 Plan von Chemie, aber ein echtes Problem: im Zuge meiner freiberuflichen Tätigkeit als Diätologin bin ich mit der Entwicklung eines Sportgetränkes beschäftigt. Theoretisch habe ich auch schon eine Mischung entwickelt. Das Getränk soll eher im hypotonen, eventuell leicht basischen Bereich sein. Ich werde das Getränk zwar auch noch von einem Labor messen lassen, allerdings sollte ich aus Kostengründen schon vorab eine grobe Ahnung von der Osmolarität meiner Mischung haben.

Das Getränk setzt sich, wie folgt zusammen:

750 ml Leitungswasser
30 g Maltodextrin 6 (da liegt schon mein Hauptproblem mit der Osmolarität)
20 g Glukose
10 g Fruktose
3,75 g NaHCO3
750 mg Glucosamin-Sulfat
600 mg Chondroitin-Sulfat
eventuell aus Geschmacksgründen etwas Zitronensäure, muss aber net sein

Meine Frage also: wie kann ich hier zumindest eine annähernde Osmolarität herausrechnen? Alle Chemiker, die ich bis jetzt dazu gefragt habe, haben mir nette Verweise auf wikipedia geschickt oder eben, das ich das messen soll. Würde mich echt freuen, wenn mir eine(r) von euch helfen könnte, das hier zu berechnen bzw. mir als Nicht-Chemiker das möglichst einfach erklären könnte.

glg
diaetologisch ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.12.2009, 12:08   #2   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.863
AW: Osmolarität von Gemischen berechnen

Hallo und willkommen,

Die Berechnung der osmotisch aktiven Konzentrationen ist kein Problem bei Glukose, Fructose, Natriumbicarbonat und Glucosaminsulfat. Man berechnet einfach die Stoffmengenkonzentration in mol/l. Bei Natriumbicarbonat wird diese multipliziert mit 2, da das Salz dissoziiert und dabei 2 Ionen bildet (die Dissoziation des Bicarbonations mal näherungsweise vernachlässigt), beim Glucosaminsulfat mit 3, da es in 3 Ionen dissoziiert (selbe Näherung).

Probleme bereiten aber dann die Polymere, Maltodextrin und Chondroitin. Von diesen Stoffen müsste man die mittlere molare Masse kennen, sonst kann man nichts berechnen. Dazu müsstest Du schon Angaben vom Hersteller der Substanzen bekommen.

Wenn es wirklich nur um eine Näherung geht, könntest du die Konzentration des Chondroitins erst mal ganz weglassen, da seine Konzentration unwesentlich ist im Vergleich zu der hohen Menge an Glucose und Fruktose. Aber die Konzentration der Maltodextrose kann man imho nicht vernachlässigen.
lg
__________________
"Old geochemists never die, they merely reach equilibrium." (Antonio C. Lasaga ?)
ricinus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.12.2009, 12:50   #3   Druckbare Version zeigen
diaetologisch weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 6
AW: Osmolarität von Gemischen berechnen

Danke einmal fürs Erste, das klingt schon recht gut. Allerdings als Nicht-Chemikerin noch immer schwer nachvollziehbar... Stimmt folgender Ansatz? Also zB für Fructose:

Wenn ich meine 10 g auf 750 ml Wasser auf 1000 ml Wasser hochrechne, dann komme ich auf 13,33 g pro 1000 ml.

Diese 13,33 g dividiere ich dann durch die molare Masse von Fruktose (180,16), dann habe ich ein Ergebnis von 0,07 mol/l. Kann das stimmen?

Und addiere ich dann einfach die die Stoffmengenkonzentration von zB Glucose oder NaHCO3 dazu?

Irgendwie sind das aber so "kleine" Zahlen - wie komme ich da auf meine mmosmol/l weiter?
diaetologisch ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.12.2009, 13:15   #4   Druckbare Version zeigen
Sponk Männlich
Mitglied
Beiträge: 966
AW: Osmolarität von Gemischen berechnen

Zitat:
Zitat von diaetologisch Beitrag anzeigen
Also zB für Fructose:

Wenn ich meine 10 g auf 750 ml Wasser auf 1000 ml Wasser hochrechne, dann komme ich auf 13,33 g pro 1000 ml.

Diese 13,33 g dividiere ich dann durch die molare Masse von Fruktose (180,16), dann habe ich ein Ergebnis von 0,07 mol/l. Kann das stimmen?
Ja, aber: Du musst für diese Rechnung die Annahme machen, dass sich das Volumen Deiner Lösung durch die Zugabe der Fructose nicht verändert, also noch immer 750 ml beträgt. Für die von Dir gewünschte Abschätzung der Osmolarität ist dies möglicherweise nicht relevant.

Du musst übrigens nicht gesondert auf 1 l hochrechnen. Die Stoffmengenkonzentration ist bereits auf ein Volumen normiert:
{c \;=\; \frac{m}{M\cdot V}},
wobei m die Einwaage der gelösten Substanz, V das Volumen der Lösung und M die molare Masse der gelösten Substanz ist.


Zitat:
Zitat von diaetologisch Beitrag anzeigen
Und addiere ich dann einfach die die Stoffmengenkonzentration von zB Glucose oder NaHCO3 dazu?
Nochmals ja, aber: Du musst die Osmolaritäten addieren, nicht die Stoffmengenkonzentrationen der gelösten Substanzen. Beachte hierbei vor allem ricinus' Beitrag! Um die Osmolarität einer gelösten Substanz zu erhalten musst Du die jeweils berechnete Stoffmengenkonzentration mit der Anzahl der Teilchen multiplizieren, in die die gelöste Substanz zerfällt! Da Fructose nicht dissoziiert, muss die oben berechnete Konzentration lediglich mit Eins (ein Teilchen) multipliziert werden. Für Fructose ist also die Osmolarität gleich der Stoffmengenkonzentration.


Zitat:
Zitat von diaetologisch Beitrag anzeigen
Irgendwie sind das aber so "kleine" Zahlen - wie komme ich da auf meine mmosmol/l weiter?
1000 ml = 1 l
1000 mm = 1 m
1000 mmol/l = 1 mol/l
1000 mosmol/l = 1 osmol/l

0,074 osmol/l sind demnach also 74 mosmol/l.
__________________
Alle Verallgemeinerungen sind falsch, immer und überall.
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Alt 16.12.2009, 15:02   #5   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.863
AW: Osmolarität von Gemischen berechnen

Ich fasse mal soweit zusammen :
die Berechnung der Gesamtosmolarität ist kein Problem, und da können wir hier im Handumdrehen helfen. Was fehlt ist die mittlere molare Masse des Maltodextrins. Die müsstest Du versuchen herauszukriegen.

lg
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Alt 16.12.2009, 16:40   #6   Druckbare Version zeigen
diaetologisch weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 6
Glühbirne AW: Osmolarität von Gemischen berechnen

Mal vorab schon ein Danke an euch, langsam lichtet sich das chemische Dunkel...

Leider hab ich in punkto Maltodextrin 6 noch nicht die gewünschte "Zahl" gefunden, versuche mein Glück aber weiter.

Kann man vielleicht mit dieser Info etwas Anfangen? 50 g Maltodextrin 6, gelöst in 100 ml Wasser hat eine Osmolalität von 235 mosm/kg. Keine Ahnung, ob das irgendwelche Rückschlüsse zulässt...

Werde weiter den Hersteller nerven und hoffentlich bald die nötigen Daten haben...

glg
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Alt 18.12.2009, 16:48   #7   Druckbare Version zeigen
Sponk Männlich
Mitglied
Beiträge: 966
AW: Osmolarität von Gemischen berechnen

Zitat:
Zitat von diaetologisch Beitrag anzeigen
Kann man vielleicht mit dieser Info etwas Anfangen? 50 g Maltodextrin 6, gelöst in 100 ml Wasser hat eine Osmolalität von 235 mosm/kg. Keine Ahnung, ob das irgendwelche Rückschlüsse zulässt...
Aus diesen Angaben sollte man prinzipiell die mittlere Molmasse M des Maltodextrins wie folgt berechnen können:
{M \quad=\quad \frac{m}{m(\text{L\ddot{o}semittel})} \,\cdot\, \frac{1}{b}}
Das ganze dürfte jedoch nur dann funktionieren, wenn sich die genannte Einwaage m auf eine Trockensubstanz bezieht!

Allgemein besteht zwischen Osmolalität b und Osmolarität c' der folgende Zusammenhang:
{\red b}{\;\cdot\; m(\text{L\ddot{o}semittel}) \quad=\quad}{\blue c'}{\;\cdot\; V(\text{L\ddot{o}sung})}
Beachte, dass einmal die Masse m des in Deinem Fall reinen Wassers und einmal das Volumen V der zubereiteten Maltodextrin-Lösung verwendet wird. Hierbei stößt Du auf die gleiche Problematik, die ich schon in Beitrag #4 erläutert habe.
__________________
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Sponk ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.01.2010, 11:27   #8   Druckbare Version zeigen
diaetologisch weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 6
Frage AW: Osmolarität von Gemischen berechnen

Da steh ich nun, ich armer Tor...

Leider ist die nette Firma des Maltos nicht besonders willig, mir Auskunft zu geben... daher werde ich also am 7.1. mehrere Varianten meiner Mischung einfach testen, bis bei einer die gewünschte Osmolarität rauskommt

Jetzt hab ich aber schon wieder so eine blöde Frage: zu dem Gemisch soll ja zur Geschmacksverbesserung 1 g Zitronensäure reinkommen. Wie komm ich da zur Osmolarität? Ich weiß schon die Molare Masse der Zitronensäure: 192,13 - aber dissoziert Zitronensäure in Ionen und wenn ja, in wieviele, wenn ich die ins Wasser rühre?

Wäre nett, wenn Ihr mir auch hier weiterhelfen könntet - und ich verspreche: im nächsten Leben werd ich Chemie studieren

glg
diaetologisch ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.01.2010, 15:44   #9   Druckbare Version zeigen
diaetologisch weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 6
AW: Osmolarität von Gemischen berechnen

ok, dann ist das ja nicht so einfach, wie gedacht...

denn, wie bereits geschrieben kommt da ja auch noch natron in die nette lösung und jede menge anderes zeugs...

also, ich denke mal ohne chemiestudium werd ich das wohl nicht mehr schaffen, das vor meiner messung am 7.1. durchzurechnen. werd euch dann berichten, was nun das "endrezept" war, bei dem die osmolarität dann auch gepasst hat.

danke nochmals allen, die mir geholfen haben!

lg
diaetologisch ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 02.02.2010, 10:58   #10   Druckbare Version zeigen
diaetologisch weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 6
AW: Osmolarität von Gemischen berechnen

So, spät aber doch begleiche ich meine "Schulden" und berichte euch von meiner Messung am 7.1.2010. Erst mal nochmals ein herzliches Danke an euch alle!

Ich habe 8 unterschiedliche Rezepturen bzgl. Osmolarität und pH-Wert gemessen und eine davon hat schlussendlich auch genau meine Anforderungen erfüllt. Hab ja dank eurer Anleitung vorab die Osmolarität so pi mal Daumen hingerechnet - einfach ohne Maltodextrin, mit einem Spielraum.

Das Endrezept beeinhaltete dann 42 g Maltodextrin, 12 g Glukose, 6 g Fruktose, 2 g NaHCO3, 750 ml Leitungswasser, Zitronensäure sowie 2 Stück Kapseln, die Glucosamin, Chondroitin und einige Vitamine und Mineralstoffe enthielten.

Hat also blendend funktioniert, dank eurer tatkräftigen Unterstützung!

Danke nochmals!
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