Wenn Sie bei der Osmose an aufwendige Prozesse in der chemischen Industrie oder bei der Wasseraufbereitung denken, liegen Sie damit nicht falsch. Doch die Osmose beeinflusst ebenfalls unseren Alltag und findet bei zahlreichen natürlichen Prozessen statt. Ein kurzer Blick auf einige Beispiele hilft, diesen Vorgang zu verstehen.
Das Prinzip der Osmose – Trennung durch einen einseitigen Filter
Bei der Osmose handelt es sich um einen natürlichen Prozess, bei der eine Flüssigkeit einen Ausgleich herstellt, während eine semipermeable Membran – also eine nur in eine Richtung passierbare Barriere – zwei unterschiedliche Konzentrationen trennt. Sie beruht auf folgendem Prinzip
- Innerhalb eines Gefäßes existiert eine einseitige, teilweise durchlässige Trennschicht
- Die Konzentration eines Stoffes ist auf der einen Seite höher als auf der anderen
- An den Schnittpunkten findet ein Ausgleich statt
- Einige Stoffe können die Membran durchqueren, andere nicht
- Sie wandern durch diese Barriere, um einen chemischen Ausgleich zu schaffen
In der Natur kommen häufig semipermeable Membrane zum Einsatz. Beispielsweise bildet die Schale vieler Früchte eine solche teilweise durchlässige Schicht – ein beliebtes Beispiel dafür sind Kirschen.
Osmose bei Regen zerstört Kirschenernte
Ein einziger Starkregen kurz vor der Ernte stellt den Albtraum jeder Kirschplantage dar – nach dem kühlenden Guss platzen die Früchte auf und verderben rasch, wenn der Besitzer sie nicht unverzüglich erntet und weiterverarbeitet. Der Grund liegt in der Osmose, die zwischen dem Regenwasser und dem Inneren der Frucht eintritt. Die Schale lässt Wassermoleküle in das Innere passieren, hält aber den in der Frucht befindlichen Zucker auf. Weil sich die Konzentration stark unterscheidet, passiert immer mehr neutrales Wasser die Außenhaut und bleibt auf der anderen Seite gefangen. Weil sich die Zellen jedoch lediglich begrenzt ausdehnen können, steigt der Innendruck solange an, bis die Kirsche aufplatzt.
Haut schrumpelt beim Baden
Wenn Sie sich in die Badewanne legen, beginnt unvermeidlich eine Osmose. Der Grund dafür ist die höhere Salzkonzentration in Ihrem Körper und die Eigenschaften der Haut, durch die Wasser eindringen, aber nicht wieder austreten kann. Es sammelt sich in den oberen Schichten und schwemmt diese auf. Das Resultat ist die bekannte weiche Haut und die Faltenbildung – ein Effekt, der durch die höhere Elastizität und das größere Volumen des Gewebes entsteht. Innerhalb kurzer Zeit verteilen die umliegenden Zellen die zusätzliche Flüssigkeit im Körper und es stellt sich der frühere Zustand wieder her.
Osmose und Umkehrosmose als technische Verfahren
Neben biologischen Organismen nutzt die chemische und pharmazeutische Industrie die Osmose, um Stoffe anzureichern oder zu trennen. Darüber hinaus existiert auch der gegenläufige Effekt – die Umkehrosmose. Bei ihm presst ein Druck über dem osmotischen eine Flüssigkeit in die entgegengesetzte Richtung, so dass kleine Moleküle die Membran passieren, während sie große zurückhält. Dieses Verfahren kommt zum Beispiel beim Entsalzen von Meerwasser zum Einsatz, benötigt aber viel Energie, weil der notwendige Druck mit Zunahme der Differenz in der Konzentration kontinuierlich ansteigt.