Diffusion und Osmose (Basiswissen)

Diffusion und Osmose (Basiswissen) Übung

• Beschreibe den Ablauf der Diffusion am Beispiel eines Teebeutels in einer Tasse Wasser.

  Tipps

  Bei einer Diffusion wird ein Konzentrationsunterschied ausgeglichen.

  Bei höherer Temperatur läuft die Diffusion schneller ab.

  Die Moleküle bewegen sich vom Teebeutel zuerst in das direkt umliegende Wasser, auch wenn die Konzentration im gesamten Wasser in der Tasse niedrig ist.

  Lösung

  Um Tee zuzubereiten, werden zunächst heißes Wasser und ein Teebeutel in ein Tasse gegeben.
  Zwischen dem Inneren des Teebeutels und dem Wasser in der Tasse besteht ein Konzentrationsunterschied: Im Teebeutel befinden sich mehr „Tee-Moleküle“ als im Wasser. Deshalb kommt es zur Diffusion.

  Diffusion bedeutet, dass die „Tee-Moleküle“ vom Ort hoher Konzentration (also dem Inneren des Teebeutels) zum Ort niedriger Konzentration (also dem Wasser in der Tasse) wandern. Dieser Vorgang läuft bei höherer Temperatur schneller ab. Das ist einer der Gründe, warum das Wasser zu Beginn erhitzt wurde.

  Die „Tee-Moleküle“ bewegen sich immer weiter vom Teebeutel weg zu den Bereichen mit keinen oder wenigen „Tee-Molekülen“ hin.
  Am Ende sind die „Tee-Moleküle“ gleichmäßig in der Tasse verteilt und der Konzentrationsunterschied ausgeglichen.

• Beschreibe die Brownsche Molekularbewegung.

  Tipps

  Die Brownsche Molekularbewegung ist die Grundlage für Diffusion.

  Auf dem dritten Bild kannst du sehen, dass die „Tee-Moleküle“ sich aus dem Teebeutel herausbewegt haben.

  Lösung

  Die Brownsche Molekularbewegung ist eine zufällige und ruckartige Wärmebewegung von Teilchen in einer Flüssigkeit oder einem Gas.

  Die Richtung, in die sich ein Teilchen bewegt, ist zufällig. Allerdings bewegen sich immer mehr Teilchen zu dem Ort niedriger Konzentration hin als umgekehrt.

  Den Fluss der Teilchen vom Ort höherer zum Ort niedriger Konzentration bis hin zur gleichen Verteilung bezeichnet man als Diffusion.

• Erläutere, was unter einer selektiv permeablen Membran zu verstehen ist.

  Tipps

  „Selektiv“ bedeutet so viel wie „eine Auswahl treffend“.

  Membranen sind Zellbestandteile zur Abgrenzung von der Umgebung.

  Wassermoleküle sind sehr klein.

  Drei der Antworten sind richtig.

  Lösung

  Unsere Zellen sind von Membranen umgeben. Das sind dünne Trennwände.
  Die meisten, aber nicht alle dieser Membranen, sind selektiv permeabel, also selektiv durchlässig. Das bedeutet, dass sie für unterschiedliche Stoffe unterschiedlich durchlässig sind.

  Wassermoleküle sind sehr klein und können deshalb meist ungehindert durch die Membranen gelangen. Größere Moleküle wie Salze, Zucker oder Proteine hingegen werden teilweise abgehalten.

• Ermittle die Unterschiede zwischen Osmose und Diffusion.

  Tipps

  Kirschen platzen im Sommer bei Regen aufgrund von osmotischem Druck.

  Osmose ist eine besondere Form der Diffusion.

  Zwei der Begriffe können der Diffusion zugeordnet werden.

  Lösung

  Diffusion ist die Bewegung von Teilchen vom Ort niedriger zum Ort hoher Konzentration. Man kann sie zum Beispiel beim Zubereiten von Tee beobachten: Der Teebeutel ist sowohl für Wasser als auch für die Tee-Inhaltsstoffe durchlässig. Die Moleküle aus dem Tee bewegen sich daher aus dem Teebeutel heraus in das Wasser und verteilen sich gleichmäßig in der Tasse, bis die Konzentration der „Tee-Moleküle“ in der Tasse gleich ist.

  Osmose ist eine einseitige Diffusion. Sie ist deshalb einseitig, weil eine selektiv permeable Membran dafür sorgt, dass nicht alle Moleküle diffundieren können. Im Beispiel von oben würde das bedeuten, dass die „Tee-Moleküle“ zum Beispiel zu groß sind, um durch den Teebeutel zu gelangen. Nur die Wassermoleküle könnten in diesem Fall diffundieren und würden daher ins Innere des Teebeutels gelangen. Dadurch steigt der Druck im Teebeutel, ein osmotischer Druck entsteht.
  Das Phänomen zeigt sich bei Kirschen im Sommer, wenn es draußen regnet: Die Zuckermoleküle können nicht durch die Fruchtwand, die Wassermoleküle können aber eindringen, sodass die Kirsche platzt.

• Zeige auf, warum Wasser für Tee vorher erhitzt wird.

  Tipps

  Nur eine der Antworten ist richtig.

  Bei höheren Temperaturen steigt die Diffusionsgeschwindigkeit.

  Lösung

  Die Moleküle aus dem Teebeutel verteilen sich aufgrund von Diffusion im Wasser. Mit steigender Temperatur nimmt die Geschwindigkeit dieser Diffusion zu. Bei kaltem Wasser würde der Tee also viel länger stehen müssen, bis die Moleküle sich im Wasser verteilt haben.

• Erkläre, warum für Schiffsbrüchige die Gefahr besteht, zu verdursten, obwohl sie die ganze Zeit von Wasser umgeben sind.

  Tipps

  Einer der Begriffe bleibt übrig.

  Man verdurstet, wenn man dem Körper nicht genug Wasser zuführt.

  Lösung

  Der Salzgehalt im menschlichen Körper liegt bei etwa 0,9 %, der des Meerwassers bei etwa 3,5 %. Das Meerwasser hat also eine höhere Salzkonzentration als menschliche Zellen.

  Wird nun Meerwasser getrunken, wird den Zellen Wasser entzogen, bis der Konzentrationsunterschied ausgeglichen ist. Dadurch wird die Person durstig.

  Um das Problem zu beheben, muss Süßwasser getrunken werden. Dadurch wird den Zellen Wasser zugeführt. Noch mehr Salzwasser kann am Ende sogar zum Tod durch Verdursten führen.