Osmose

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Osmose[Bearbeiten]

Unter Osmose versteht man die Verteilung von Lösemittel, wenn 2 unterschiedlich konzentrierte Lösungen nur über eine semipermeable Membran getrennt sind. Die Membran darf nur für das Lösemittel durchlässig sein und nicht für die gelösten Stoffe (hier als gelbe Xe dargestellt).

Osmose.png

I) zeigt ein Gefäß, mit einer undruchlässigen Trennwand, die 2 unterschiedlich konzentrierte Lösungen voneinander trennt. Konzentration 1 << Konzentration 2
II) Ersetzt man die Trennwand durch eine semipermeable Membran passiert folgendes: Das Lösemittel wird sich unweigerlich auf die Seite der höher konzentrierten Lösung, also nach rechts bewegen. Konzentration 1 < Konzentration 2
III) Dies geschieht so lange, bis sich die Konzentrationen angeglichen haben, es also ein Gleichgewicht gibt, oder bis das Lösemittel vollständig die Seiten gewechselt hat. Konzentration 1 = Konzentration 2
Der osmotische Druck ist nur konzentrationsabhängig! Die Größe und die Ladung des Stoffen sind nicht relevant.
IV) Man könnte den osmotischen Druck auch als den Druck p bezeichnen, der aufgebracht werden muss, um die Diffusion des Lösemittels durch die Membran umzukehren. Dieser Prozess wird technisch genutzt. Er wird auch als Umkehrosmose bezeichnet. Die Einheit des osmotischen Drucks wird entweder als mmHg oder als Pa angegeben.

Praktische Anwendung[Bearbeiten]

Zellmembranen: Sind ebenfalls semipermeabel. Ionen und Protonen können sie weniger gut passerieren (benötigt spezielle Carrier), Für Wasser jedoch sind die Membranen durchlässig. Der osmotische Druck der extrazellulären Flüssigkeit ist protein- und salzabhängig (i.d.R. 0,9% NaCl). Diese physiologische Kochsalzlösung wird als isotonische bezeichnet, da sie in etwas die selbe Konzentration wie das Zellinnere ausweist.

In der Mikrobiologie verwendet man sog. Ringerlösung um Verdünnungsreihen herzustellen. Diese autoklavierte isotonsiche Lösung entspricht dem physiologischen Bedürfnis der Zellen.


Hyper- und Hypotonische Lösungen[Bearbeiten]

Hypertonische Lösungen haben einen höheren Salzgehalt, als der Zellinnenraum. Da die Zellmembran für Wasser durchlässig ist, wird Wasser an die Umgebung abgegeben. Die Zelle trocknet aus. (Vgl hierzu Plasmolyse)

Im Gegensatz dazu haben hypotonische Lösungen nur einen sehr geringen oder gar keinen Salzgehalt. Destilliertes Wasser wäre hier ein Beispiel. Zellkulturen die in ein hypotonisches Medium gegeben werden, tendieren dazu Wasser auszunehmen, um die Innenkonzentration der Umgebungskonzentration anzupassen. Die Zelle nimmt im dümmsten Fall zu viel Wasser auf und platzt. Ein Schutz bietet i.d.R. die Zellwand, die formgebende Wirkung hat und eine zu große Wasseraufnahme verhindert.

In allen Fällen ist es egal welcher Stoff in den jeweiligen Flüssigkeiten gelöst ist. Zuckerwasser und Kochsalzlösungen können ohne weiteres isotonisch zueinander sein.