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Lexikon der Biologie: osmotischer Druck

osmotischer Druck [von *osmo- ], Bezeichnung für den Druck, den in ein durch eine semipermeable Membran getrenntes Kompartiment hineindiffundierte (Diffusion) Lösungsmittelteilchen bzw. die in diesem Kompartiment befindlichen gelösten Teilchen auf die Wand des Kompartiments ausüben (Osmose). Bei entsprechend verdünnten Lösungen unterliegt der osmotische Druck den gleichen physikalisch-chemischen Gesetzmäßigkeiten wie die idealen Gase, d.h., er ist unabhängig von der Art des Lösungsmittels und des darin gelösten Stoffes und wird nur von der Anzahl der gelösten Teilchen bestimmt. Sind gelöste Teilchen mehrerer verschiedener Stoffe in der Lösung vorhanden, so addieren sich deren osmotische Partialdrücke (Partialdruck) zu einem gesamtosmotischen Druck. Dies gilt auch für dissoziierte Salze (Dissoziation), deren Anionen und Kationen bei entsprechender Verdünnung unabhängig zum osmotischen Druck beitragen. Quantitativ läßt sich daher der osmotische Druck p mit der "Zustandsgleichung für ideale Gase" beschreiben: p · V = n · R · T, mit: n Zahl der gelösten Mole (Mol) im Liter, V Volumen der Lösung, R Gaskonstante (R = 8,314 J/[K · mol]), T absolute Temperatur (van't Hoffsches Gesetz; Hoff [J.H. van't]). Da die Gefrierpunktserniedrigung, Siedepunktserhöhung und Dampfdruckerniedrigung verdünnter Lösungen nur von der Zahl, aber nicht von der Natur der gelösten Mole abhängen, läßt sich zum einen über den osmotischen Druck die relative Molekülmasse einer Substanz und zum anderen die osmotische Konzentration einer Lösung über deren Gefrierpunktserniedrigung bestimmen. Auf diesem Prinzip basieren die heute verwendeten Osmometer. Die ersten quantitativen Messungen bestimmten den hydrostatischen Druck mittels einer sog. Pfefferschen Zelle ( vgl. Abb. ). – Der effektive osmotische Druck in pflanzlichen und tierischen Geweben ist meist deutlich geringer, als er nach dem van't Hoffschen Gesetz zu erwarten wäre, da innerhalb physiologischer Konzentrationen elektrische Anziehungskräfte dissoziierter Teilchen und hydratisierte Zustände (Hydratation) des Wassers (insbesondere bei Makromolekülen) dem osmotischen Druck entgegenwirken (kolligative Eigenschaften der Lösung). Homöosmie, Ionentransport, kolloidosmotischer Druck, Pfeffer (W.F.P.), Saugspannung, Wasserhaushalt, Wasserpotential; Wasserhaushalt (der Pflanze).



osmotischer Druck

Die Pfeffersche Zelle ist ein von W.F.P. Pfeffer konstruiertes Modell einer pflanzlichen Zelle mit einer "Zellmembran" aus Kupferhexacyanoferrat (II), Cu2[Fe(CN)6], die im Innern einer zylindrischen Tonzelle auf deren poröser Wand aufliegt und diese zu einer semipermeablen Membran macht. Durch Diffusion des Lösungsmittels in die Lösung wird das Quecksilber in den rechten Schenkel gedrängt, bis der Druck der Quecksilbersäule dem Druck, unter dem das Lösungsmittel in die Lösung hineingezogen wird, das Gleichgewicht hält.
In der Pflanzenzelle enthält der große Saftraum viel osmotisch wirksame Substanz (Salze, Zucker), die durch semipermeable Plasma-Membranen begrenzt ist und deren Konzentration meist osmotischen Drücken von 10–40 bar, bei Wüstenpflanzen über 50 bar entspricht. Auch menschliche und tierische Zellen halten einen osmotischen Druck von etwa 7 bar aufrecht.

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