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Diffusion und Osmose (Basiswissen)

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Diffusion und Osmose (Basiswissen)
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse - 11. Klasse

Beschreibung Diffusion und Osmose (Basiswissen)

In diesem Video lernst du die Begriffe Osmose und Diffusion zu unterscheiden. Anhand einiger Versuche wird dir anschaulich erklärt was genau bei diesen beiden Prozessen auf der molekularen Ebene passiert. Wenn du wissen willst was die Brownsche Molekularbewegung ist und was sie mit Osmose und Diffusion zu tun hat, dann schau dir doch einfach dieses Video an. Am Ende wirst du auch verstehen warum eine Erdbeere so matschig wird, wenn du Zucker auf die schüttest! Alles eine Sache der Osmose!

Transkript Diffusion und Osmose (Basiswissen)

Diffusion und Osmose (Basiswissen) - Versuche zu Diffusion und Osmose

Hallo! Die Begriffe Diffusion und Osmose hast Du bestimmt schon einmal gehört. Aber weißt du auch, was sie mit deinen Erdbeeren im Sommer zu tun haben? Erst sind sie so saftig fest, doch keine 5 Minuten nach dem Zuckern sind sie total matschig! Warum das so ist und was bei der Diffusion und der Osmose passiert, lernst du anhand toller Beispielen in diesem Video.

Fangen wir mit der Diffusion an. Was kannst du beobachten, wenn du einen Tropfen blaue Tinte in ein Glas mit Wasser gibst und das Glas dabei nicht bewegst? Zunächst siehst du die Tinte noch deutlich als dunkelblaue Schlieren. Wenn Du einige Zeit wartest, vermischt sich die Tinte mit dem Wasser und du bekommst eine gleichmäßig blau gefärbte Flüssigkeit. Das ist ein ganz einfaches Beispiel für Diffusion.

Jedes Teilchen, also die Wasserteilchen und die Farbstoffteilchen der Tinte, haben eine Eigenbewegung, die sogenannte Brownsche Molekularbewegung. Deshalb bewegen sich alle Teilchen in einer Lösung, stoßen dabei aneinander und verteilen sich dadurch in der Lösung. Deshalb sind nach einer gewissen Zeit die Farbstoffteilchen der Tinte gleichmäßig in dem Wasser verteilt. Man sagt auch: Die Tinte diffundiert in dem Lösungsmittel, dem Wasser.

Die Molekularbewegung hört dann aber nicht auf, sondern sie liegt immer vor. Für unser Auge ist diese Bewegung jedoch nur so lange sichtbar, bis die Farbstoffteilchen gleichmäßig in der Lösung verteilt sind.

Einen zweiten Versuch kannst Du auch ganz einfach selbst durchführen: Du zählst dir Erbsen und Linsen ab, so dass Du von beiden die gleiche Anzahl hast. Dann gibst du die Erbsen auf die eine Seite und die Linsen auf die andere Seite einer Schüssel.

Wenn Du nun das Gefäß verschließt und schüttelst, vermischen sich die Erbsen und Linsen. Auf den ersten Blick siehst du, dass die Erbsen und Linsen gleichmäßig in der Schüssel verteilt sind.

Wenn Du Dir nun vorstellst, dass die Erbsen und Linsen für zwei verschieden Sorten von Teilchen stehen, kannst du dir gut vorstellen, was bei der Diffusion passiert. Stell Dir vor, die Erbsen sind Wasserteilchen und die Linsen sind Farbstoffteilchen. Zuerst sind beide nicht vermischt, aber durch das Schütteln, was die Molekularbewegung wiederspiegelt, stoßen die Teilchen aneinander und verteilen sich gleichmäßig. Das ist Diffusion.

Osmose ist im Prinzip auch eine Diffusion, aber nur eine einseitige. Osmose findet man dann, wenn zwei Räume durch eine semipermeable Membran getrennt voneinander sind. Eine Membran ist semipermeabel, wenn sie für Wasser durchlässig ist, aber nicht für in dem Wasser gelöste Teilchen wie zum Beispiel Zuckerteilchen.

Wenn man nun zum Beispiel in einem Raum reines Wasser und in dem anderen Raum eine Zuckerlösung hat, sind sowohl die Wasser- als auch die Zuckerteilchen bestrebt, das Konzentrationsgefälle auszugleichen. Da die Membran aber nur für Wasser durchlässig ist, können nur die Wasserteilchen das Konzentrationsgefälle ausgleichen. Auf der Seite der Zuckerlösung kommt es daher zu einer Volumenzunahme.

Soviel zur Theorie. Aber konntest du im Alltag schonmal Osmose beobachten? Bestimmt! Wenn Du zum Beispiel Zucker auf geschnittenes Obst wie Erdbeeren gibst, kannst du nach kurzer Zeit beobachten, wie Wasser aus den Fruchtstücken austritt und die Erdbeeren matschig werden. Dort findet Osmose statt.

Durch das Aufstreuen von Zucker ist die Konzentration an Zucker auf den Obststückchen sehr viel höher, als die Konzentration von Zucker in den Obststücken, in denen sich auch noch Wasser befindet. Nach dem Prinzip der Diffusion findet dann ein Ausgleich der hohen, äußeren und niedrigen, inneren Zuckerkonzentration statt.

Da Zellmembranen semipermeabel sind und damit nur durchlässig für Wasserteilchen, können nur die Wasserteilchen das Konzentrationsgefälle ausgleichen und treten aus den Fruchtstücken aus bis zu einem Konzentrationsausgleich. Durch das ausgetretene Wasser wurde die hohe äußere Zuckerkonzentration damit verdünnt und der inneren niedrigen Konzentration weitestgehend angeglichen. Das äußere Verhältnis von Wasser zu Zuckerteilchen ist damit annähend gleich dem inneren. Ähnliches kannst Du auch beobachten, wenn du eine rohe Kartoffel aufschneidest und auf die Schnittfläche Salz gibst. Auch hier tritt Wasser aus der Kartoffel aus.

Nun weißt du, dass bei der Diffusion die Brownsche Molekularbewegung dafür sorgt, dass eine gleichmäßige Konzentration aller Teilchen im Raum stattfindet. Und du weißt, dass bei semipermeablen Membranen nicht die gelösten Stoffe wie Zucker durch die Membran können, um die Konzentration auszugleichen, sondern nur das Lösemittel selbst.

Bei deinen Erdbeeren ist es das Wasser, welches die Membran durchquert, um die Konzentration auszugleichen. Ist das Wasser aus der Erdbeere raus, wird sie matschig. So einfach ist das! Und schmecken tut sie danach trotzdem toll! Tschüss!

20 Kommentare

20 Kommentare
  1. Bei der Bonusübung kann schwer die Konzentrationen vergleichen.
    Ansonsten Gutes Video mit guten Aufgaben

    Von Itslearning Nutzer 2535 34989, vor 7 Monaten
  2. einfach beste

    Von Gundulagustke, vor mehr als 2 Jahren
  3. Hallo Marioarangio,
    ja, alle Zellen weisen semipermeable Membranen auf. Es gibt jedoch verschiedene Arten von Membranproteinen, die in die Lipiddoppelschicht eingelagert sind. Dadurch haben Biomembranen verschiedener Zellen unterschiedliche Eigenschaften und können für verschiedene Stoffe auch unterschiedlich durchlässig sein.
    Im folgenden Video wird die Wasseraufnahme der Pflanzen thematisiert: https://www.sofatutor.com/biologie/videos/wassertransport-in-pflanzen
    Falls du noch weitere Fragen dazu haben solltest, kannst du dich auch gerne an den Hausaufgaben-Chat, Mo-Fr 17-19 Uhr, wenden.
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor mehr als 2 Jahren
  4. haben wurzeln auch eine semipermeable Membran?

    Von Marioarangio, vor mehr als 2 Jahren
  5. naja

    Von Birgit Hein, vor mehr als 2 Jahren
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Diffusion und Osmose (Basiswissen) Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Diffusion und Osmose (Basiswissen) kannst du es wiederholen und üben.
  • Ergänze den Lückentext zum Zuckern von Erdbeeren.

    Tipps

    Osmose ist Diffusion durch eine semipermeable Membran.

    Die Zellmembran der Erdbeere ist semipermeabel.

    Semipermeabel bedeutet teildurchlässig. Das heißt, dass nur bestimmte Stoffe, wie zum Beispiel Wasser, durch die Membran diffundieren können.

    Lösung

    Wenn du deine Erdbeeren zuckerst, dann kommt es dazu, dass Wasser aus den Erdbeeren austritt. Grund dafür ist die Osmose. Außerhalb der Erdbeere liegt nun eine viel höhere Konzentration an Zucker vor als im Inneren der Erdbeere. Nach dem Prinzip der Diffusion möchten sich Konzentrationen stets ausgleichen. Man könnte denken, dass der Zucker außerhalb der Erdbeere einfach in die Erdbeere eindringt und so dafür sorgt, dass auch in der Erdbeere eine gleich hohe Konzentration an Zucker vorliegt. Doch das geht nicht. Die Erdbeere besitzt nämlich nur Membranen, die zwar für Wasser durchlässig sind, jedoch nicht für Zuckerteilchen. Die einzig plausible Lösung ist, dass das Wasser aus der Erdbeere austreten muss. So wird die äußere Konzentration an Zucker verdünnt und im Inneren steigt sie, da nun dort weniger Wasser enthalten ist.

    Die Diffusion durch eine semipermeable Membran wird als Osmose bezeichnet.

  • Gib an, was nach dem Zuckern der Erdbeeren passiert.

    Tipps

    Beim Zuckern der Erdbeeren kommt es zur Osmose.

    Osmose ist Diffusion durch eine semipermeable Membran. Zellmembranen sind semipermeabel.

    Teildurchlässige Membranen sind semipermeabel. Sie können Wasser hindurchdiffundieren lassen.

    Lösung

    Nach dem Zuckern der Erdbeere kommt es zur Osmose. Außerhalb der Erdbeere liegt eine höhere Konzentration an Zucker vor als im Inneren der Erdbeere. Bei der Diffusion würden sich nun beide Konzentrationen miteinander mischen und so würde sich eine gleich gemischte Lösung ohne Konzentrationsunterschiede bilden. Hier liegt jedoch eine semipermeable Membran dazwischen, die nur für Wasser durchlässig ist. Die einzige Möglichkeit, den Konzentrationsunterschied zu verringern, ist, dass Wasser nach außen gelangt. Dadurch wird die Zuckerkonzentration außen etwas verdünnt und die innere Konzentration folglich erhöht (weniger verdünnt).

  • Gib an, ob die Aussagen zur Diffusion und Osmose korrekt sind.

    Tipps

    Die Zellen der Erdbeere besitzen semipermeable Membranen.

    Beim Lösen eines Farbstoffes in einem Glas Wasser sind keine Membranen beteiligt.

    Lösung

    Die gezuckerten Erdbeeren sind ein Beispiel für die Osmose, der Tropfen Farbe im Wasser ist ein Beispiel für die Diffusion.

    Bei der Diffusion bewegen sich Teilchen auf Grund ihrer natürlichen Wärmebewegung. Dabei stoßen sie sich gegenseitig ab und es kommt zu einer Durchmischung. Diesen Vorgang der Wärmebewegung bezeichnet man als Brownsche Molekularbewegung.

    Die Osmose stellt die Diffusion durch eine semipermeable Membran dar. Die Bewegung beziehungsweise die Durchmischung von Teilchen ist dabei zu einem gewissen Teil eingeschränkt. Semipermeable Membranen lassen nämlich nur Teilchen unter einer bestimmten Größe passieren. Zellmembranen sind semipermeable Membranen, die beispielsweise nur Wasser passieren lassen. Der Konzentrationsausgleich kann also nur über das Wasser erfolgen. Dabei wandert das Wasser immer vom Ort der höheren Wasserkonzentration zum Ort der niedrigeren Wasserkonzentration.

  • Ordne zu, ob es sich bei den Beispielen um Osmose oder Diffusion handelt.

    Tipps

    Bei der Diffusion können sich Teilchen frei ausbreiten, ohne eine Membran passieren zu müssen.

    Lösung

    Zur Diffusion gehören der Konzentrationsausgleich innerhalb einer Vakuole, das Lösen von Kakao in Milch und auch die Duftausbreitung einer Duftkerze. In diesen genannten Beispielen können sich die Teilchen frei durch Diffusion ausbreiten.

    Bei dem Konzentrationsausgleich zwischen Zellen können nur ganz bestimmte Teilchen, nämlich Wasserteilchen, zwischen der Membran diffundieren und so einen Konzentrationsausgleich ermöglichen. Auch das Pökeln von Fleischware ist Osmose. Dabei wird Fleisch in eine Salzlösung gegeben. Die Zellen des Fleisches besitzen semipermeable Membranen, durch die nur Wasser diffundieren kann. Um den Konzentrationsunterschied zu verringern, diffundiert Wasser aus den Zellen in die Pökel-Lösung. Ein Model der Osmose ist das Sieben von Nudeln. Das Sieb ist nur für das Wasser durchlässig, jedoch nicht für die Nudeln.

  • Ordne zu, welche Bildpaare zur Diffusion zusammenpassen.

    Tipps

    Eine Durchmischung erfolgt durch die Brownsche Molekularbewegung.

    Ein Konzentrationsausgleich kommt durch die Bewegung und Abstoßung aller Teilchen zustande.

    Lösung

    In ein Glas Wasser wird ein Tropfen rote Farbe gegeben. Zu Beginn sind Wasser und Farbstoff noch nicht miteinander vermischt. Nach einiger Zeit ist zu beobachten, dass auch ohne Mischen sich die Farbe im Glas langsam ausbreitet. Verantwortlich dafür ist die Brownsche Molekularbewegung. Diese Eigenbewegung führt zur Abstoßung der Teilchen. Nach einer Weile sind so alle Teilchen im Raum gleichmäßig durchmischt.

  • Gib an, was mit der roten Blutzelle in den Lösungen passiert.

    Tipps

    Bei Beispiel der Erdbeere hattest du außerhalb der Erdbeere eine höhere Konzentration an Zucker, als in der Erdbeere. Was ist dann mit der Erdbeere passiert?

    Unterschiedliche Konzentrationen an Salz bewirken den selben Effekt wie unterschiedliche Zucker Konzentrationen.

    Lösung

    Wie auch die Erdbeere ist die rote Blutzelle durch eine semipermeable Membran abgeschlossen. Das heißt, dass für einen Konzentrationsausgleich nur das Wasser der Lösungen durch die Membran gelangen kann. Statt des Zuckers geht es in diesem Beispiel um die Konzentrationen der Salze.

    Im ersten Beispiel siehst du denselben Fall wie auch bei der gezuckerten Erdbeere. Die äußere Lösung hat eine viel höhere Konzentration an Salz. Die Folge ist, dass Wasser aus der roten Blutzelle ausströmt, um die Konzentration der Außenlösung zu verringern und so den Konzentrationsunterschied zu verringern.

    Im nächsten Beispiel siehst du das gegenläufige Beispiel. In der roten Blutzelle liegt eine viel höhere Salzkonzentration vor. Die Folge ist, dass Wasser in die rote Blutzelle strömt.

    Im letzen Beispiel liegt sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zelle dieselbe Salzkonzentration vor. Das heißt, dass genauso viel Wasser aus der Zelle ausströmt, wie es einströmt. Die rote Blutzelle bleibt damit unverändert.

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