Chemie Grundlagen

Von der Osmose sollte man schon einmal etwas gehört haben, schließlich funktioniert dank ihr die Regulierung des Wasserhaushalts der Zellen und so auch der Stofftransport im Organismus. Sie ist damit essentiell für Pflanzen, Menschen und andere Lebewesen.

Wie funktioniert Osmose?

Bei der Osmose wandern Wassermoleküle aus einer Lösung geringerer Konzentration in eine Lösung höhere Konzentration durch eine spezielle Trennwand. Man spricht bei dieser Trennwand auch von einer Membran oder einem Diaphragma. Handelt es sich dabei um eine semipermeable Membran, dann können nur die Wassermoleküle da durch und nicht die Teilchen der gelösten Stoffe.

Möchte man nun das oben genannte Prinzip umkehren, dann spricht man von der sogenannten Umkehrosmose. Dabei muss Druck aufgewendet werden, der größer als der sogenannte osmotische Druck ist. Der osmotische Druck wiederum lässt sich aus der van’t Hoff-Gleichung berechnen, bei der das Produkt aus osmotischen Druck (Π) und Volumen der Lösung (V) gleich dem Produkt aus der Stoffmenge des gelösten Stoffs (n), der idealen Gaskonstante (R gleich 8,314 J * mol^-1 * K^-1) und der Temperatur in Kelvin (T) ist:

Π * V = n * R * T

Wer sich die Osmose einmal einfach vor Augen führen möchte, der muss nun an aufgeplatzte reife Kirschen denken, nach dem Sie mit Regenwasser benetzt wurden. Dieses Aufplatzen geschieht nämlich genau durch die oben erklärte Funktionsweise der Osmose. Wir haben auf der einen Seite das Regenwasser mit nur wenig gelösten Teilchen an der Außenseite der Kirsche. Auf der anderen Seite haben wir das Fruchtwasser im inneren der Kirsche, das durch den hohen Zuckergehalt und andere gelöste Stoffe ein niedriges chemisches Potential aufweist. Durch den nun erzeugten Druck bei der Osmose reißt die äußere Haut.

Geschichte der Osmose

Die Existenz einer semipermeabler Membran, als Grundlage für die Osmose wurde das erste Mal im Jahr 1748 dokumentiert. Damals hat Jean-Antoine Nollet, Professor für Experimentalphysik am Collège de Navarre in Paris, ein Experiment durchgeführt, bei dem ein Zylinder mit „Weingeist“ befüllt, mit einer entfetteten Schweinsblase verschlossen und aufrecht in Wasser getaucht wurde. Der Begriff „Osmose“ als Wortbestandteil wurde schließlich erstmals  vom französische Botaniker Henri Dutrochet benutzt. Er sprach dabei sowohl von der sogenannten Endosmose als auch von der Exosmose. Er war es auch, der den osmotischen Druck nachwies.

Wo wird Osmose eingesetzt?

Osmose wird als Trennverfahren in Medizin und Verfahrenstechnik eingesetzt. Auch in sogenannten Osmosekraftwerken wird sie zur Energiegewinnung eingesetzt.

Die Umkehrosmose wird beispielsweise für die Trinkwassergewinnung aus Meerwasser genutzt. Auch im Weltall wird die Umkehrosmose für die Gewinnung reines Wasser eingesetzt. Über sogenannte Umkehrosmoseanlagen wird dabei das reine Wasser gewonnen. Auch als Privatanwender kann man Umkehrosmoseanlagen kaufen. So kann jeder selbst die Osmose, bzw. die Umkehrosmose, sich zu nutzen machen, um beispielsweise Trinkwasser von Medikamentenrückständen o.ä. zu befreien.

Aber auch im Alltag kommt die Osmose immer wieder zum Einsatz. Neben dem schon genannten Beispiel vom Aufplatzen reifer Früchte nach dem Regen, macht man sich beispielsweise auch beim Kochen von Gemüse die Osmose zu Nutze. Durch das Hinzufügen von Salz ins Wasser, wird beispielsweise der Geschmacksverlust verhindert.

Quellen und Verweise

•  Wasser: Chemie, Mikrobiologie und nachhaltige Nutzung von Andreas Nikolaos Grohmann
• https://de.wikipedia.org/wiki/Osmose