Osmose
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Einordnung: Trennverfahren | Statistische Physik
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Osmose ist die einseitig gerichtete Diffusion eines Lösungsmittels durch ein semipermeables Medium. Dabei diffundiert das Lösungsmittel von Bereichen mit niedriger Konzentration des gelösten Stoffes in Bereiche mit hoher Konzentration des gelösten Stoffes. Das semipermeable Medium ist für das Lösungsmittel durchlässig, nicht aber für den gelösten Stoff. Beim semipermeablen Medium handelt es sich dabei häufig um eine Membran oder eine Scheidewand (auch Diaphragma genannt).
Die Osmose verläuft immer so, dass der osmotische Druck ausgeglichen wird: Teilchen des Lösungsmittels diffundieren aus der Lösung geringerer Konzentration (hypotonische Lösung) in die Lösung höherer Konzentration (hypertonische Lösung), so dass sich die Konzentrationen einander angleichen. Die Volumina der Lösungen verändern sich hingegen, so dass beim Erreichen des osmotischen Gleichgewichts alle durch die semipermeablen Membranen getrennten Lösungen die gleiche Konzentration haben, aber evtl. ein größeres oder kleineres Volumen als zuvor, da die Lösungsmittel-Teilchen den Bereich verlassen haben bzw. hineingekommen sind (vgl. Abbildung).
Ähnlich wie bei dem Temperaturausgleich wird bei der Osmose keine Energie frei oder benötigt, aber die Entropie steigt. Dadurch ist der Prozess irreversibel (Sprich: Läuft nur in Richtung Konzentrationsausgleich ab.)
Osmotischer Druck
Der osmotische Druck einer Teilchensorte ist in etwa gleich dem Druck eines idealen Gases mit der Dichte dieser einen Sorte. Alle anderen Teilchensorten und das Lösungsmittel brauchen zur Berechnung nicht berücksichtigt werden. <math>p^{Sorte}_{osmot.}=c_{Sorte}RT<math>
Beispiele
Beim Kochen einer Gemüsebrühe verwendet man Salz, um einen osmotischen Wassereinstrom in das (leicht salzhaltige) Gemüse und damit erfolgendes Aufquellen mit Geschmacksverlust zu verhindern. Umgekehrt erreicht man bei einer Fleischbrühe durch Weglassen des Salzes, dass die Geschmackstoffe des Fleisches durch osmotisches Eindringen von Wasser in die Brühe ausgeschwemmt werden.
Die Dialyse ist auch nur dank der Osmose möglich. Hierbei befindet sich ein stark gesättigtes Dialysat auf der einen Seite, das Blut auf der anderen Seite einer semipermeablen Membran. Das Blut fließt durch die Membrane und wird so gefiltert
Bäume und andere Pflanzen befördern Flüssigkeiten aus dem Wurzelbereich bis in die Kronen. Nach Erkenntnissen eines Teams der Universität Nordarizona können Bäume nur maximal 130 Meter hoch werden, da dann der osmotische Druck nicht mehr ausreicht, die Schwerkraft zu überwinden. (Quelle: Nature (Zeitschrift) Vol 428 April [2004])
Das Platzen reifer Kirschen nach einem Regenguss ist auf die osmotische Aufnahme von Wasser durch die Kirschen zurückzuführen.
Siehe auch Umkehrosmose oder auch Meerwasserentsalzung.
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