Wenn eine Salzlösung von reinem Wasser durch eine halbdurchlässige Membran getrennt wird, die kein Salz durchlässt, diffundiert Wasser durch die Membran vom höheren chemischen Potenzial (Seite des reinen Wassers) zum niedrigeren chemischen Potenzial (Seite der Salzlösung), was zu einem Druckanstieg auf der Seite der Salzlösung führt. Dieser Anstieg über den atmosphärischen Druck hinaus wird als „osmotischer Druck“ bezeichnet. Wenn der osmotische Druck den angelegten Filtrationsdruck ausgleicht, stoppt die Filtration (Gleichgewichtszustand).
Osmotischer Druck von Fruchtsäften und Milch
| Fluid | Konzentration [°Bx] | Osmotischer Druck [bar] |
|---|---|---|
| Zuckerrübensaft | 20 | 34.5 |
| Zuckerrohrsaft | 44 | 69 |
| Tomatensaft | 33 | 69 |
| Zitronensaft | 10 | 15 |
| Zitronensaft | 45 | 103 |
| Orangensaft | 10-12 | 17-20 |
| Orangensaft | 60 | 207 |
| Milch (als Vergleich) | 12 %TS | 6 |
Quelle: Karl W. Böddecker, Liquid Separations with Membranes, An Introduction to Barrier Interference, Springer 2018, ISBN 978-3-319-97450-7, Second Edition, p.36
Der osmotische Druck ist auch eine Funktion der Ladung des gelösten Stoffes und der Ionenstärke der Lösung. Salz schirmt die Ladungen ab. Die Abstossung wird schwächer. Der osmotische Druck sinkt in der Regel.
Der pH-Wert hat einen starken Einfluss auf den osmotischen Druck.
Wird der pH zu hoch oder zu niedrig, steigt der Druck.
Warum?
Zwei Kräfte wirken zusammen.
a) Donnan-Gleichgewicht.
Geladene Moleküle halten kleine Ionen zurück – dadurch bauen sich Konzentrationsunterschiede auf.
Der Druck steigt.
b) Geladene Teilchen stossen sich gegenseitig ab. Auch das erhöht den Druck.
Im Allgemeinen erreicht der osmotische Druck ein Minimum um den isoelektrischen Punkt des Proteins, also bei dem pH-Wert, bei dem die Nettoladung des Proteins gleich Null ist.
Der kolloidosmotische Druck (oder onkotischer Druck) ist eine Kraft, die dafür sorgt, dass Wasser im Blut bleibt und nicht zu viel in das umliegende Gewebe hinauswandert.
Im Blut gibt es bestimmte Eiweisse (Proteine), vor allem Albumin. Diese Eiweisse sind zu gross, um durch die Wände der kleinsten Blutgefässe (Kapillaren) hindurchzugehen. Weil sie im Blut bleiben, ziehen sie Wasser zurück ins Blut – ähnlich wie ein Schwamm Wasser anzieht.
Warum ist das wichtig?
Der Körper muss verhindern, dass zu viel Flüssigkeit ins Gewebe geht. Wenn das passiert, würden Schwellungen entstehen (Ödeme). Der kolloidosmotische Druck wirkt daher gegen den hydrostatischen Druck, der Wasser aus den Gefässen herausdrückt. Hydrostatischer Druck drückt Wasser raus – kolloidosmotischer Druck zieht Wasser rein.