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Osmose – Einführung 04:07 min

Textversion des Videos

Transkript Osmose – Einführung

Die Fusion, also die Vermischung von verschiedenen Teilchen findet auch in unserem Körper statt. Denn unsere Zellen brauchen Nährstoffe, damit sie ihre Aufgabe erfüllen und dafür sorgen können, dass unser Körper funktioniert. Den Transport dieser Nährstoffe zu den Zellen übernimmt unser Blut. Allerdings brauchen die Zellen nicht alle Nährstoffe, die im Körper rumschwirren. Zellmembranen sind so eingerichtet, dass sie bestimmte Stoffe in die Zelle hineinlassen und bestimmten Stoffen den Eintritt verwehren. Man bezeichnet eine solche Zellmembran als selektiv permeabel. Nach den lateinischen Wörtern "selectio", für die “Auslese” und "permeare" für “durchgehen”. Es gibt also eine Auslese, wer hindurchgeht. Stoffe, die fundieren innerhalb und zwischen Zellen, also nicht so frei, wie z.B. der Tee in unserem Glas. Wenn Stoffe durch eine selektiv permeable Membran diffundieren, spricht man von Osmose. Schauen wir uns einmal die Osmose an einem einfachen Beispiel an: Das hier ist zwar keine natürliche Zellmembran, sondern eine Einmachhaut, wie man sie früher zum Einlegen von Lebensmitteln verwendet hat, aber sie besitzt selektiv permeable Eigenschaften wie die Zellmembran. Wir stülpen diese selektiv permeable Membran über einen kleinen Trichter.Wir stellen mal eine starke Zuckerlösung her. Mit einer Pipette füllen wir Zuckerlösung in den Trichter. Nun nehmen wir ein Röhrchen und saugen etwas von der Zuckerlösung an. Dieses verbinden wir mit dem Trichter. In einem Plastikbecher füllen wir etwas Wasser. Das Röhrchen mit dem Trichter stecken wir in einen Deckel. Den Deckel stecken wir auf den Becher und markieren den Wasserstand im Röhrchen. Nach kurzer Zeit kann man sehen, dass die Flüssigkeit im Röhrchen steigt. Anscheinend hat die Flüssigkeitsmenge im Röhrchen zugenommen. Der Grund dafür ist die selektiv permeable Membran. Sie lässt nur Wassermoleküle in den Trichter, aber keine Zuckermoleküle. Betrachten wir uns einmal die Konzentrationen: Im Trichter sind viele Zuckerteilchen, aber wenige Wasserteilchen. Im Becher sind keine Zuckerteilchen, aber viele Wasserteilchen. Also ist die Konzentration von Zuckerteilchen im Trichter höher, im Becher aber die Konzentration von Wasserteilchen. Deswegen diffundieren die Wasserteilchen zu niedrigeren Konzentration, also in den Trichter. Die Zuckerteilchen wollen auch zur niedrigeren Konzentration diffundieren, also in den Becher. Dies wird aber durch die Membran verhindert. Die Wasserteilchen, die in den Trichter gelangen, haben einen gewissen Druck, den osmotischen Druck. Es wird allerdings immer schwieriger in den Trichter zu dringen, denn die Wassersäule im Röhrchen steigt an und wird immer schwerer. Irgendwann reicht der osmotische Druck aber nicht mehr aus. Die Wassersäule im Steigröhrchen wird zu schwer und bleibt stehen, obwohl natürlich das Konzentrationsgefälle noch da ist. Würde man die selektiv permeable Membran durch eine permeable, also eine komplett durchlässige Membran ersetzen, würde der Wasserdruck und damit die Wassersäule nicht steigen, da Wasser und Zucker frei diffundieren können.

Osmose – Einführung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Osmose – Einführung kannst du es wiederholen und üben.

  • Gib die Beobachtung und Erklärung zum Experiment an.

    Tipps

    Wenn du einen Teebeutel ins Wasser legst, verteilen sich die Aroma-, Wirk- und Farbstoffe im Wasser. Dies geschieht durch Diffusion.

    Wenn du einen Bogen spannst, bewegt sich die Sehne sofort wieder zurück in die Ruhelage. Hier wird ein Spannungspotential ausgeglichen.

    Lösung

    Den im Experiment gezeigten Effekt nennt man Osmose. Diese ist gerade für den menschlichen Körper von sehr großer Bedeutung.

    Man versucht sich auch an Osmosekraftwerken. Diese funktionieren genau wie die Osmose im Kleinen. Führt man den Versuch mit Salz statt mit Zucker durch, könnte der Wasserstand theoretisch bis in eine Höhe von ca. 230 Meter ansteigen. Diesen Höhenunterschied könnte man dann ausnutzen, um eine Turbine anzutreiben. Leider ist die Osmose ein extrem langsamer Prozess.

    Könnte man aber die Osmose durch geeignete Membranen beschleunigen, könnte man diese Kraftwerke an Flussmündungen errichten, wo sich Salz- und Süßwasser begegnen, und saubere Energie produzieren.

  • Stelle die Besonderheiten der Osmose zur Diffusion dar.

    Tipps

    Bei der Diffusion verteilt sich etwas räumlich.

    Lösung

    Trägst du Parfüm auf, möchtest du, dass auch die anderen Personen im Raum deinen Wohlgeruch wahrnehmen. Der Duft verteilt sich durch Diffusion im Raum. Beim Parfüm sogar gleich dreimal, da sich die Kopfnote sofort im Raum verteilt, während die Herznote und die Basisnote länger auf der Haut verweilen und dann nach und nach abgegeben werden.

    Damit der menschliche Körper aber optimal funktioniert, darf sich nicht alles willkürlich im Körper verteilen. Daher sind jegliche Zellmembranen so gestaltet, dass sie nur ganz bestimmte Stoffe passieren lassen. Osmose bezeichnet also eine einseitige Diffusion eines Stoffes (in der Regel Wasser) durch eine selektiv permeable Membran.

  • Bestimme, ob hier Diffusion oder Osmose vorliegt.

    Tipps

    Die Diffusion darf keinem äußeren Zwang unterliegen.

    Osmose bezeichnet eine einseitige Diffusion eines Stoffes durch eine selektiv permeable Membran.

    Lösung

    Die Diffusion erkennst du immer daran, dass sich alle Teilchen ohne äußeren Zwang verteilen können, ihnen also keine Schranken gesetzt werden. Dies ist beim Auflösen eines Zuckerwürfels, aber auch beim Ziehen eines Teebeutels der Fall. Auch die Verteilung von Duftstoffen ist ein typisches Beispiel.

    Bei der Osmose kann sich nur das Lösemittel frei ausbreiten. Die Ausbreitung erfolgt dann, um ein Konzentrationsgefälle auszugleichen.

  • Erkläre, warum es nicht gut ist, zu lange zu baden, besonders nicht im Toten Meer.

    Tipps

    Die Haut ist eine Membran.

    Mit Salz funktioniert die Osmose noch viel besser als mit Zucker, da viel mehr Salz im Wasser gelöst werden kann.

    In unserem Körper sind immer zwischen 150 - 300 Gramm Salz gelöst.

    Lösung

    In der Küche nutzen wir den Prozess des Entwässern durch Salz gezielt aus. Um beispielsweise Auberginen zu entwässern, bestreut man sie mit Salz. Und auch zum Pökeln verwendet man Salzlake. In einem Salzsee erfährt der menschliche Körper, wie es sich anfühlt diesen Prozess selbst zu durchlaufen. Er wird entwässert.

    Beim Badewasser haben wir jedoch die Möglichkeit, den Salzgehalt selbst zu bestimmen. Liegt dieser sehr nahe am Körper eigenen Salzgehalt, steht auch einer längeren Badezeit nichts im Wege.

  • Gib an, was Diffusion ist.

    Tipps

    Die Diffusion gibt es auch in der Physik. Dort ist es die Aufspaltung eines Lichtstrahls in seine Spektralfarben.

    Der Diffusion verdankst du, dass Parfüme und andere Duftstoffe ihre Wirkung entfalten.

    Lösung

    Das Wort Diffusion bedeutet Verteilung oder Ausbreitung. Dabei ist jedoch wichtig, dass der Mensch nur das Umfeld für die Diffusion vorbereitet, nicht jedoch diese selbst verstärkt.

    Ein gutes Beispiel ist die Zubereitung eines Tees. Dort verteilen sich, ohne Zutun des Menschen, die Geschmacks-, Wirk- und Farbstoffe des Tees.

  • Erkläre, warum es wichtig ist, sich isotonisch zu ernähren.

    Tipps

    Wenn etwas isotherm ist, bleibt seine Temperatur immer gleich.

    Wenn du hypoaktiv bist, bist du fast am Einschlafen und machst, wenn überhaupt, nur das Allernotwendigste.

    Sieh dir die Bilder der roten Blutkörperchen genau an und überlege, wie ihre Form entstanden sein könnte!

    Lösung

    In der Medizin werden häufig diese Vorsilben genutzt. So auch beim Blutdruck und beim Puls. Dort spricht man ebenfalls von hypotonisch oder hypertonisch. Es lohnt sich also, sich diese Begriffe zu merken.

    Der Vergleichswert, an dem medizinisch bemessen wird, was „hyper“ oder „hypo“ ist, ist immer der gesunde menschliche Körper, wobei jedoch häufig Leistungssportler einen niedrigen Blutdruck und Puls haben. Dieser ist dann für sie wiederum isotonisch.