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Diffusion und Osmose

Legt man eine Kirsche ins Wasser, platzt sie. Das Wasser wandert hinein — aber wieso gerade dorthin?

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Teilchen in ständiger Bewegung

Ein Tropfen Tinte färbt ruhiges Wasser ganz von selbst — ohne Rühren.

  • Teilchenbewegung:Moleküle bewegen sich ständig ungerichtet und stoßen zusammen (Brownsche Bewegung).
  • Diffusion:Nettobewegung von Teilchen vom Ort höherer zum Ort niedrigerer Konzentration — bis zur Gleichverteilung.
  • Gleichgewicht:dann wandern gleich viele Teilchen in beide Richtungen; die Bewegung hört nicht auf.
  • Tempo:schneller bei höherer Temperatur, größerem Konzentrationsgefälle und kleineren Teilchen.
  • Reichweite:Sauerstoff diffundiert 10 µm in Hundertstelsekunden, 1 cm aber in Stunden — Diffusion taugt nur für kurze Wege.
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Osmose: Diffusion durch eine Membran

Lässt eine Membran nur das Wasser durch, wandert das Wasser — nicht der gelöste Stoff.

  • selektiv permeabel:Membran lässt Wasser gut durch, gelöste Teilchen wie Zucker oder Ionen dagegen kaum (semipermeabel).
  • Osmose:Wasser diffundiert netto zur Seite mit der höheren Konzentration gelöster Teilchen.
  • hypertonisch:Lösung mit höherer Konzentration gelöster Teilchen als die Vergleichslösung — sie zieht Wasser an.
  • hypotonisch / isotonisch:niedrigere bzw. gleiche Konzentration — isotonisch heißt: kein Nettostrom.
  • osmotischer Druck:Der steigende Wasserspiegel erzeugt Gegendruck; ist er so groß wie der osmotische Sog, stoppt der Nettostrom.
Merke

Osmose: Diffusion von Wasser durch eine selektiv permeable Membran — netto zur Seite mit der höheren Konzentration gelöster Teilchen.

Stelle die Zuckerkonzentration links und rechts der Membran ein — mit der Maus oder den Tasten −/+. Beobachte Pfeil und Wasserspiegel. Schalte dann die Membran auf „auch für Zucker“.

Osmose im U-Rohr

Halte fest: Nicht der Zucker wandert, sondern das Wasser — und zwar zur Seite mit mehr gelösten Teilchen. Ist die Membran für den Zucker durchlässig, gleicht Diffusion die Konzentrationen aus und die Spiegel bleiben gleich.

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Allgemeine Hinweise

Wasser folgt den Teilchen

Nicht: „Wasser wandert dahin, wo weniger Wasser ist“ als einzige Regel. Merke dir: Wasser strömt zur höheren Konzentration gelöster Teilchen.

Immer vergleichen

hypertonisch, hypotonisch und isotonisch beschreiben einen Vergleich zweier Lösungen — nie eine Lösung allein.

Kein Stillstand

Auch im Gleichgewicht bewegen sich die Teilchen weiter; nur der Nettostrom ist null.

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