Osmose ist ein Prozess, bei dem eine Flüssigkeit durch eine semipermeable Membran strömt und sich von einem Bereich, in dem ein gelöster Stoff wie Salz in geringen Konzentrationen vorhanden ist, zu einem Bereich bewegt, in dem der gelöste Stoff in hohen Konzentrationen vorhanden ist. Das Endergebnis der Osmose sind, abgesehen von externen Faktoren, gleiche Flüssigkeitsmengen auf beiden Seiten der Barriere, wodurch ein Zustand entsteht, der als „isotonisch“ bekannt ist. Die am häufigsten bei Osmosevorführungen verwendete Flüssigkeit ist Wasser, und Osmose mit einer Vielzahl von Flüssigkeitslösungen ist der Schlüssel für jeden lebenden Organismus auf der Erde, vom Menschen bis zur Pflanze.
Es gibt einige Schlüsselbegriffe im Zusammenhang mit Osmose, deren Kenntnis hilfreich sein kann, wenn Sie über die Funktionsweise der Osmose nachdenken. Die Flüssigkeit, die die Membran passiert, wird als Lösungsmittel bezeichnet, während der in der Flüssigkeit gelöste Stoff ein gelöster Stoff ist. Das Lösungsmittel und der gelöste gelöste Stoff bilden zusammen eine Lösung. Wenn eine Lösung niedrige Gehalte an gelösten Stoffen enthält, wird sie als hypotonisch angesehen, während Lösungen mit hohen Gehalten an gelösten Stoffen als hypertonisch bezeichnet werden.
In einem klassischen Beispiel der Osmose verwenden Pflanzen Osmose, um Wasser und Nährstoffe aus dem Boden aufzunehmen. Die Lösung in den Wurzeln der Pflanzen ist hypertonisch und zieht Wasser aus dem umgebenden hypotonischen Boden an. Wurzeln sind als selektiv durchlässige Membranen konzipiert, die nicht nur Wasser, sondern auch einige nützliche gelöste Stoffe wie Mineralien, die die Pflanze zum Überleben benötigt, durchlassen. Osmose spielt auch in pflanzlichen und tierischen Zellen eine entscheidende Rolle, wobei Flüssigkeiten in die Zellwand ein- und ausströmen, um Nährstoffe einzubringen und Abfallstoffe abzutransportieren.
Bei der Osmose tritt Flüssigkeit sowohl in die semipermeable Membran ein als auch aus ihr heraus, aber normalerweise gibt es einen Nettofluss in die eine oder andere Richtung, je nachdem, auf welcher Seite der Membran eine höhere Konzentration an gelösten Stoffen vorliegt. Es ist möglich, den Osmoseprozess zu verändern, indem Druck in der hypertonischen Lösung erzeugt wird. Wenn der Druck so stark wird, dass das Lösungsmittel aus der hypotonischen Lösung die Membran nicht passieren kann, wird dies als osmotischer Druck bezeichnet und verhindert das Erreichen eines isotonischen Zustands.
Die der Osmose zugrunde liegenden Prinzipien sind der Schlüssel zum Verständnis einer Vielzahl von Konzepten. Zum Beispiel tritt der manchmal tödliche medizinische Zustand auf, der als Wasserintoxikation bekannt ist, wenn Menschen sehr schnell eine große Menge Wasser trinken, wodurch das Wasser, das frei durch ihren Körper fließt, verdünnt wird. Diese verdünnte Lösung kann dank Osmose die Zellmembranen durchdringen und kann dazu führen, dass Zellen explodieren, wenn sie sich ausdehnen, um das Wasser aufzunehmen. Umgekehrt, wenn Menschen dehydrieren, schrumpfen die Zellen und sterben ab, da das frei fließende Wasser im Körper mit gelösten Stoffen hochkonzentriert wird, was dazu führt, dass Wasser aus den Zellen fließt, um einen isotonischen Zustand zu erreichen.