Osmose
Van Wikipedia
Osmose is een natuurkundig proces op basis van diffusie waarbij een vloeistof waarin stoffen zijn opgelost stroomt door een zogenaamd halfdoorlatend membraan (een semi-permeabele wand), dat wel de vloeistof doorlaat maar niet de opgeloste stoffen.
Inhoud |
[bewerk] Werking
De stromingsrichting van water bij osmose is van een hoge naar een lage concentratie water, zoals bij elk diffusieproces. De osmotische waarde van een stof is de concentratie stof in een vloeistof. Een voorbeeld:
2 bakken met daartussen een semi-permeable wand. Aan elke kant 1 liter water, bij de ene kant is de osmotisch waarde 25% en aan de ander kant 75%. In deze situatie diffundeert water in beide richtingen door de membraan, maar omdat er aan de ene zijde (25%) een hogere concentratie water is dan aan de andre zijde zal meer water van de 25%-kant naar de 75%-kant diffunderen dan andersom. Hierdoor stijgt de hoeveelheid water aan 75%-kant en daalt de waterconcentratie aan de 25%-kant. De hoeveelheid water die nu diffundeert van 25 naar 75 neemt af en de hoeveelheid water die diffundeert van 75 naar 25 neemt toe. Hierdoor zal op den duur een evenwicht ontstaan waarin geen netto waterverplaatsing bestaat. Omdat het water niveau aan de 75 kant stijgt en aan de 25 kant daalt zal in de evenwichtssituatie de concentratie aan beide zijden niet gelijk worden.
De verhouding in het begin is in de ene bak 1/4 stof en 3/4 water (totaal 1L) en in de ander bak 3/4 stof en 1/4 water (totaal 1L). Er verplaatst nu water. Dan wordt aan de 25-kant het totaal <1L en in de andere (75-)kant het totaal >1L. Dit levert een drukverschil op waardoor de concentratie aan beide zijden niet gelijk kan worden.
Ervoor
| | |
| 25% | 75% |
| 1liter | 1liter |
|---------|--------|
1/4 stof | 3/4 stof
3/4water | 1/4 water
tot.1 L | tot.1L
erna
| | |
| >25% | <75% |
| 750ml | 1250ml |
|---------|--------|
>1/4 stof | <3/4 stof
<3/4water | >1/4 water
tot.< 1L |tot. > 1L
De zogenaamde osmotische waarde is evenredig aan de druk die de opgeloste deeltjes zouden uitoefenen als ze zich als een gas in de lege ruimte zouden bevinden in die concentratie. Hieruit volgt dat de osmotische waarde slechts een functie is van het aantal opgeloste moleculen of ionen, en niet van hun identiteit of grootte. Omdat oplossingen van veel stoffen sterk geconcentreerd kunnen zijn kan de osmotische waarde zeer groot worden: vele bars! De osmotische waarde van zeewater bijvoorbeeld is ongeveer 30 bar.
[bewerk] Biologische processen
Osmose is een belangrijk proces in de biologie, omdat celmembranen halfdoorlatend (semipermeabel) zijn. Water kan wel vrij in en uit de cel vloeien, maar opgeloste zouten, proteïnen en andere stoffen, kunnen dat niet. Veel biologische processen zijn erop gericht om deze scheiding tot stand te brengen en in stand te houden; bovendien is de stevigheid van kruidachtige planten grotendeels op osmose gebaseerd. Als buiten de cel een lagere osmotische waarde heerst dan in de cel gaat water de cel in en omdat de celwand uitzetting voorkomt verkrijgt de cel stevigheid. Vandaar dat planten gaan hangen als ze niet voldoende water krijgen).
[bewerk] Omgekeerde osmose
Door over een halfdoorlatend (semi-permeabel) membraan een drukverschil aan te brengen kan dit ook als een filter gaan werken: het oplosmiddel zal zich dan naar de kant bewegen waar de som van de externe druk en de osmotische druk het laagst is. Als de externe druk aan de kant van de geconcentreerde oplossing groot genoeg is, zal het zuivere oplosmiddel (zonder de opgeloste stoffen mee te nemen) naar de andere kant worden geperst. In simpele taal houdt dit in dat water heel hard door een zeef met hele kleine gaatjes heen wordt geduwd. Deze zuiveringsmethode wordt omgekeerde osmose genoemd en wordt onder meer toegepast om zeer zuiver water, gebruikt voor bereiding van de spoelvloeistof voor dialyse, te verkrijgen.
[bewerk] Drinkwaterproductie
Zeewater kan met deze techniek in drinkwater worden omgezet; maar dit is kostbaar en dus alleen onder bepaalde omstandigheden de moeite waard. Ook de problemen van het verstopt raken van de membranen zijn nog niet bevredigend opgelost.
