Woher der osmotische Druck kommt
Trennt eine Membran, die nur Wasser durchlässt, eine Lösung von reinem Wasser, so strömt Wasser in die Lösung. Dieser Vorgang heißt Osmose. Der Druck, den man auf die Lösung ausüben müsste, um den Einstrom zu stoppen, ist der osmotische Druck. Er hängt nicht von der Art der gelösten Teilchen ab, sondern nur von ihrer Anzahl pro Volumen und von der Temperatur.
Jacobus Henricus van’t Hoff erkannte 1887, dass sich gelöste Teilchen in verdünnter Lösung ähnlich verhalten wie Gasmoleküle. Seine Gleichung Π = i · c · R · T hat deshalb dieselbe Form wie das ideale Gasgesetz. Für diese Arbeiten erhielt er 1901 den ersten Nobelpreis für Chemie.
Der Van-t-Hoff-Faktor i gibt an, in wie viele Teilchen eine Formeleinheit in Lösung zerfällt. Zucker bleibt als ganzes Molekül gelöst, i = 1. Kochsalz zerfällt in Natrium- und Chloridionen, im Idealfall ist i = 2. Das Produkt i · c heißt Osmolarität und wird in Osmol pro Liter angegeben.
Π = i · c · R · T | R = 8,314462618 J/(mol·K), c in mol/m³, T in Kelvin | Osmolarität = i · c
Ideale Theorie und reale Lösungen
Die Gleichung gilt streng nur für sehr verdünnte, ideale Lösungen. Bei höheren Konzentrationen ziehen sich Ionen gegenseitig an und wirken nicht mehr als völlig unabhängige Teilchen. Der wirksame Faktor ist dann kleiner als die Zahl der Ionen. Bei Kochsalz liegt der osmotische Koeffizient im physiologischen Bereich bei etwa 0,93, sodass die tatsächliche Osmolalität der Kochsalzlösung nur rund 286 statt 308 mosmol/kg beträgt.
Wer reale Werte abschätzen will, setzt für i das Produkt aus Ionenzahl und osmotischem Koeffizienten ein, für Kochsalz also etwa 1,86. Genaue Messungen erfolgen im Labor mit einem Osmometer, das die Gefrierpunktserniedrigung bestimmt. Es liefert die Osmolalität je Kilogramm Wasser, die sich bei verdünnten Lösungen kaum von der Osmolarität je Liter unterscheidet.
Osmotische Drücke sind erstaunlich groß. Meerwasser mit gut 35 g Salz je Liter erreicht etwa 25 bis 28 bar. Umkehrosmoseanlagen zur Entsalzung müssen diesen Druck überwinden und arbeiten deshalb mit 55 bis 80 bar. Bei Trinkwasser-Osmoseanlagen im Haushalt genügen wenige bar, weil Leitungswasser nur wenig gelöste Salze enthält.
In Biologie und Medizin spielt der osmotische Druck eine zentrale Rolle, etwa für Zellen, Infusionen und Nierenfunktion. Der Rechner ist ein Werkzeug für Unterricht und Labor, kein Ersatz für die Herstellung oder Prüfung medizinischer Lösungen; dafür gelten Arzneibuch und ärztliche Vorgaben. Konzentrationen umrechnen können Sie mit dem Molaritäts-Rechner.
Tipps und typische Fehler
Lösungen ansetzen.
- Kelvin: Absolut rechnen.
- Ionen: Faktor beachten.
- Verdünnt: Theorie gilt.
- Messen: Osmometer.
Mehr zum Thema Lösungen, Konzentration und pH-Wert
Häufige Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Osmolarität und Osmolalität?
Osmolarität bezieht sich auf einen Liter Lösung, Osmolalität auf ein Kilogramm Lösungsmittel.
Welchen Van-t-Hoff-Faktor hat Glucose?
Glucose zerfällt nicht in Ionen, der Faktor ist 1.
Warum muss die Temperatur in Kelvin eingesetzt werden?
Die Gleichung beruht wie das Gasgesetz auf der absoluten Temperatur; der Rechner rechnet Grad Celsius automatisch um.
Was ist eine isotonische Lösung?
Eine Lösung mit derselben Osmolalität wie das Blutplasma, etwa 280 bis 300 mosmol/kg.
Wie hoch ist der osmotische Druck von Meerwasser?
Etwa 25 bis 28 bar.
- osmotischer Druck berechnen
- van't Hoff Gleichung
- Osmolarität berechnen
- osmotischer Druck Formel
- Van-t-Hoff-Faktor
- osmotischer Druck Kochsalzlösung
Alle Berechnungen erfolgen direkt in Ihrem Browser, Ihre Eingaben werden nicht übertragen oder gespeichert. Die Ergebnisse sind Orientierungswerte ohne Gewähr und ersetzen keine steuerliche, rechtliche oder finanzielle Beratung. Die Erklärtexte auf dieser Seite wurden mit KI erstellt. Letzte inhaltliche Änderung dieser Seite: . Mehr dazu: So entstehen und prüfen wir die Rechner.