Osmotischer Druck einfach erklärt!
Einfach erklärt ist ein osmotischer Druck die Kraft, die zwischen zwei Flüssigkeiten vorhanden ist. Diese sind jedoch nicht als eins zu sehen, sondern werden durch eine sogenannte Membran teilweise voneinander getrennt.
Was ist osmotischer Druck?
Inhaltsverzeichnis
Bei diesem handelt es sich um Moleküle, die zuvor in einem Lösungsmittel gelöst wurden. Das Lösungsmittel ist in der Regel Wasser. Angetrieben wird dieses über eine vorhandene halbdurchlässige Membran. Die Flüssigkeit strömt von der Seite mit einer geringeren Konzentration an Molekülen zu der Seite mit der höheren Konzentration. Durch die Flüssigkeit wird die vorhandene Teilchenkonzentration um ein Vielfaches verdünnt. Das Ergebnis ist eine verringerte Wasserkraft.
Unterteilung in drei Bereiche
Wie sich die Unterteilung in die unterschiedlichen Bereiche verhält:
- hypotonisch
- isotonisch
- hypertonisch
Hypotonisch
Sind die Teilchen, welche sich gelöst haben, auf der einen Seite höher als auf der anderen Seite, dann entsteht eine enorme Kraft innerhalb einer Zelle.
Isotonisch
In diesem Fall entsteht keine einseitige Kraft, denn die Teilchen, welche sich gelöst haben, sind auf beiden Seiten der Membran gleich.
Hypertonisch
Die Teilchen, welche sich gelöst haben, sind auf der einen Seite niedriger als dies auf der anderen Seite der Fall ist. Im Prinzip genau das Gegenteil des hypotonischen Bereichs.
Wie entsteht osmotischer Druck?
Damit du die Vorgehensweise besser verstehen kannst, stellst du dir am besten zwei Gläser vor, die durch eine halbdurchlässige Membran voneinander getrennt sind. Dies bedeutet, dass die Membran nur vereinzelte Moleküle hindurch lässt. Im ersten Glas befindet sich eine niedrige Teilchenkonzentration und im zweiten Glas eine hohe Teilchenkonzentration. Letztendlich bedeutet dies, dass sich im ersten Glas mehr Lösungsmittel befindet, als dies im zweiten Glas der Fall ist. Durch diese Vorgehensweise entsteht ein enormes Druckverhältnis. Dieses treibt das vorhandene Wasser an und die Osmose kommt in Gang. Man könnte diesen Vorgang auch als Zauberei beschreiben. Ein Ausgleich der Lösungen soll angestrebt werden. Die Natur trägt einen Großteil hierzu bei, denn diese mag es gar nicht, wenn die Konzentration der Zuckerlösung im Inneren der Mebrane wesentlich größer ist, als dies außerhalb des Falls ist. Es strömen Wassermoleküle in die Zuckerlösung. Die Moleküle suchen sich vorab jedoch ihren Weg durch die Membrane hindurch. Es findet eine natürliche Verdünnung statt. Der Druck erhöht sich innerhalb des Glases und es entsteht ein Überdruck. Die Wassermolekühle werden auf diese Art und Weise daran gehindert weiter in die Membrane einzudringen. Nach einer Weile stellt sich ein Kräftegleichgewicht ein und es ist kein Eindringen mehr möglich.
Welche Wirkung hat osmotischer Druck?
Der osmotische Druck versetzt das Wasser in schadstofffreies Wasser und der Geschmack wird wesentlich weicher. Eiswürfel sind klarer und die Zubereitung von Babynahrung ist wesentlich einfacher, da das Wasser nicht mehr abgekocht werden muss.
Eine Osmoseanlage benötigt, damit sie den gewünschten Effekt bringen kann, osmotischen Druck. Dieser verhilft dem Wasser, welches aus der Leitung kommt, zu seiner Sauberkeit. Du erhältst reines Wasser, welches zu 100 % ohne Kalk aus der Leitung kommt. Sämtliche Stoffe, wie Metalle oder andere Schadstoffe werden gefiltert. Die Poren der Membrane sind so fein, dass diese nichts Anderes außer Wassermoleküle hindurch lassen. Fast alle Verunreinigungen im Wasser können so entfernt werden.
Vorteile:
- Das Druckverhältnis wird angetrieben
- Die Teilchenkonzentration wird verdünnt
- Die Kraft des Wassers kann verringert werden
- Lässt sich messen und berechnen
Nachteile:
- Die Berechnung ist recht kompliziert, wenn mach sich vorab nicht mit der Formel beschäftigt
Wie kann man die Kraft des Wassers berechnen?
Die Kraft des Wassers lässt sich mittels einer einfachen Formel berechnen. Diese lautet
Π = (n/V)*i*R*T = c*i*R*T.
Die Bedeutung ist einfach erklärt:
- Π ist das Zeichen für osmotischen Druck
- c = n/V zeigt die Bedeutung für die Stoffmengenkonzentration
- i der „van-’t-Hoff-Faktor gibt die Anzahl der Teilchen, welche dissoziierend sind an
- R bezieht sich auf die universelle Glaskonstante
- T zeigt die absolute Temperatur an
Wissenswert ist zudem, dass es sich bei der Berechnung von Natriumchlorid um zwei Teilchen handelt, bei Glukose ist nur ein Teilchen vorhanden. Die Formel kann man uneingeschränkt verwenden.
Wann steigt osmotischer Druck?
Wie das Verhältnis der Moleküle verteilt ist, ist stets abhängig davon, wie das Konzentrationsverhältnis beider Lösungen ist. Die Wasserkraft ist in jedem Fall stets höher auf der Seite, wo die Stoffe gelöst sind und mit einer höheren Konzentration daherkommen. Dieser Vorgang hält solange an, bis der Konzentrationsausgleich stattgefunden hat. Ist der Konzentrationsunterschied zwischen zwei Lösungen sehr hoch, dann ist auch die Wasserkraft besonders hoch. Ist der Konzentrationsunterschied kleiner, dann fällt diese ebenfalls kleiner aus. Durch die vorhandene Diffusion der Moleküle, die entsteht, ändert sich die Kraft des Wassers stetig. Dies tritt jedoch nur in einem geschlossenen System auf.
Osmotischer Druck Definition
Der osmotische Druck befindet sich auf der höherkonzentrierten Seite. Die gelösten Teilchen sind im Wasser. Hierbei handelt es sich um eine minimale Kraft, die auf ein Lösungsmittel ausgeübt wird. Das reine Lösungsmittel kann nicht einströmen, durch die vorhandene Membran. Die beiden vorhandenen Flüssigkeiten werden voneinander getrennt.
