Die einseitig gerichtete Diffusion von molekularen Teilchen durch eine selektiv- oder semipermeable (halbdurchlässige) Trennschicht wird in den Naturwissenschaften Osmose genannt. Dieser Vorgang passiert spontan: Ein Lösungsmittel, oft in der Form von Wasser, bewegt sich dabei durch eine Membran, die für sie selbst, aber nicht für die in ihr gelösten Stoffe, wie etwa Salz oder Zucker durchlässig ist. Diesem Vorgang liegt das Bestreben der Teilchen zugrunde, einen Konzentrationsausgleich zwischen den Lösungen auf beiden Seiten der semipermeablen Membran zu erreichen. Entscheidend für die Flussrichtung ist dabei das Potenzial der beiden verschiedenen Lösungen. Sind darin wenige Teilchen gelöst, spricht man von einem hohen Wasserpotenzial. Ist der Anteil der gelösten Teilchen niedrig, liegt ein geringeres Potenzial vor. Entsprechend fließt das Lösungsmittel immer von der Seite des höheren Potenzials in Richtung des niedrigeren. Dieser Vorgang, der durch den sogenannten osmotischen Druck hervorgerufen wird, findet so lange statt, bis sich die Potenziale auf beiden Seiten der Trennschicht gleichen. Danach fließt das Wasser regelmäßig in beide Richtungen; es hat einen isotonischen, also molekular ausgeglichenen, Zustand erreicht.

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