Osmotischer Druck

Osmotischer Druck einfach erklärt  

Der osmotische Druck ist der Druck, der zwischen zwei Flüssigkeiten herrscht, wenn diese unterschiedliche Konzentrationen haben und durch eine halbdurchlässige, also semipermeable , Membran getrennt sind. Der Druck sorgt dafür, dass das Lösungsmittel (z. B. Wasser) von der Seite der geringeren zur höheren Teilchenkonzentration fließt.

Den Einfluss des osmotischen Drucks kannst du dir so vorstellen:

1. Es gibt zwei Räume, die von einer halbdurchlässigen Membran getrennt werden.
2. In beiden Bereichen befindet sich Lösungsmittel mit gelösten Teilchen. In einem Bereich befinden sich jedoch mehr gelöste Teilchen (höhere Konzentration).
3. Durch den Konzentrationsunterschied entsteht der osmotische Druck auf der Seite mit der höheren Teilchenkonzentration.
4. Das führt dazu, dass sich das Lösungsmittel von der Seite der geringeren zur Seite der höheren Teilchenkonzentration bewegt, bis das Druckverhältnis ausgeglichen ist.

Osmotische Wirkung  

Um den osmotischen Druck zu verstehen, stellst du dir am besten zwei Behälter vor, die durch eine Membran getrennt sind. Die Membran ist semipermeabel. Das heißt, dass sie nur bestimmte Moleküle passieren lässt. In dem Fall der Osmose kann nur das Lösungsmittel durch die Membran diffundieren.

Das funktioniert so:

• Im ersten Behälter liegen weniger gelöste Teilchen pro Lösungsmittel vor, als im zweiten Behälter. Es sind also entweder weniger Teilchen in derselben Menge Lösungsmittel gelöst (Teilchenkonzentration) oder es wurde mehr Lösungsmittel für dieselbe Menge Teilchen verwendet (Lösungsmittelkonzentration).
• Durch die unterschiedliche Konzentration entsteht ein osmotischer Druck im Behälter mit der höheren Teilchenkonzentration bzw. mit der niedrigen Lösungsmittelkonzentration.
• Um den osmotischen Druck auszugleichen, fließt das Lösungsmittel durch die Membran vom Behälter mit der niedrigeren Teilchenkonzentration zum Behälter mit der höheren Teilchenkonzentration. Das Lösungsmittel bewegt sich also zu der Seite, auf der der osmotische Druck besteht. Das findet so lange statt, bis das Druckverhältnis ausgeglichen ist.

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Osmotischer Druck Einteilung  

Du kannst das Maß des osmotischen Drucks folgendermaßen benennen:

1. isotonisch: Die Konzentration der gelösten Teilchen ist auf beiden Seiten der Membran gleich. Das bedeutet, dass kein osmotischer Druck entsteht und somit auch kein Lösungsmittel diffundiert. 
2. hypertonisch: Die Konzentration der gelösten Teilchen ist auf der einen Seite (z. B. in der Zelle) der Membran niedriger als auf der anderen Seite (z. B. außerhalb der Zelle). Das heißt, dass ein osmotischer Druck außerhalb der Zelle entsteht. Dadurch diffundiert das Lösungsmittel aus der Zelle hinaus.
3. hypotonisch: Die Konzentration der gelösten Teilchen ist auf der einen Seite (z. B. in der Zelle) höher als auf der anderen Seite der Membran (z. B. außerhalb der Zelle). Es entsteht also ein osmotischer Druck innerhalb der Zelle. Das Lösungsmittel diffundiert somit in die Zelle hinein.

Osmotischer Druck berechnen  

Du kannst den osmotischen Druck berechnen. Dafür verwendest du das Van-‚t Hoff’sche Gesetz. 

Das lautet:

Dabei steht p für den osmotischen Druck. Die Einheit des osmotischen Drucks ist Pascal. Die gelöste Stoffmengenkonzentration wird durch c beschrieben, R steht für die universelle Gaskonstante und T ist die Temperatur. 

Um den osmotischen Druck zu berechnen, musst du also die gegebenen Größen in die Formel für den osmotischen Druck einsetzen.

Osmotischen Druck messen  

Du kannst den osmotischen Druck nicht nur berechnen, sondern auch messen. Dafür verwendest du ein sogenanntes Osmometer. Der Botaniker Wilhelm Pfeffer hat eine Apparatur zur Messung des osmotischen Drucks in wässrigen Lösungen entwickelt. Die Apparatur nennst du Pfeffersche Zelle.

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Die Pfeffersche Zelle stellt ein Modell einer Pflanzenzelle dar und funktioniert so:

1. Die zu messende Substanz (z. B. eine Zuckerlösung) wird in ein Gefäß gefüllt.
2. Das Gefäß ist mit einem Stopfen verschlossen, in dem sich noch ein Steigrohr befindet. Um das Gefäß herum befindet sich eine wasserdurchlässige Tonwand.
3. Das Gefäß wird anschließend in reines Wasser gestellt.
4. Jetzt kann das Wasser durch die semipermeable Membran in die Zuckerlösung diffundieren. Dadurch steigt die Zuckerlösung im Steigrohr an.
5. Die Flüssigkeit steigt im Steigrohr so lange an, bis der Druck auf beiden Seiten ausgeglichen ist.
6. Zum Schluss kannst du den osmotischen Druck am Steigrohr an der Stelle ablesen, bis zu der die Flüssigkeit gestiegen ist. Der Wert, den du abliest, heißt auch osmotischer Wert.

Osmotischer Druck Zelle  

Jede Zelle unterliegt einem gewissen osmotischen Druck. Tierische Zellen sind nicht von einer Zellwand umgeben, sondern von einer Zellmembran. Eine Zellmembran kann oft nicht so großen Drücken standhalten wie eine Zellwand.

Osmose Beispiele

Schauen wir uns als Beispiel den osmotischen Druck im Blut an. Die roten Blutkörperchen liegen im Körper normalerweise als Scheiben vor. Wenn du sie allerdings mit reinem Wasser verdünnst, platzen sie. Das liegt daran, dass die Membran dem Druck des Wassereinstroms nicht standhalten kann. Aus diesem Grund wird Blut nur mit einer isotonischen Lösung verdünnt.

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Anders ist das bei den pflanzlichen Zellen, die eine stabile Zellwand besitzen. Sie halten dem osmotischen Druck, der bei der Wasseraufnahme entsteht, stand und brauchen ihn sogar. Denn durch die Osmose baut sich der Zellinnendruck oder auch Turgor auf.

Schau dir als Nächstes unser Video zum Turgor an und finde heraus, wofür Pflanzen ihn benötigen und was er mit dem Verwelken von Pflanzen zu tun hat!