Was ist eigentlich Osmometrie?

Die Osmometrie ist eine moderne analytische Methode zur Bestimmung der osmotischen Konzentration von Lösungen. Die osmotische - oder gelöste - Konzentration eines kolloidalen Systems wird in Osmol (Osm) pro Volumeneinheit (Osm/L) oder Gewicht (Osm/kg) ausgedrückt. Im klinischen und Formulierungskontext bezieht sich die Osmolarität/Osmolalität auf gelöste Stoffe, die so klein wie Ionen sind und eine außergewöhnliche Sensitivität bis in den Milliosmolbereich (mOsm) erfordern. Auf solchen Skalen sind die winzigen physiologischen Bedingungen der Lösungen von großer Bedeutung.

In diesem Artikel geht KNAUER näher auf einige der Grundprinzipien der Osmometrie ein.

Osmometrie: Einführung in die Tonizität

Durch Messung der Gesamtkonzentration gelöster Stoffe in Proben können Osmometer das Ausmaß bestimmen, in dem eine Lösung Wasser durch eine semipermeable Membran mittels Osmose bewegen kann. Dies wird als Tonizität bezeichnet. Es gibt drei grundlegende Arten der Tonizität in der Osmometrie; jede wird als relativ zu einer Lösung ausgedrückt, die durch eine semipermeable Membran getrennt ist:   

• Hypotonie: Bezieht sich auf Lösungen mit geringerer Osmolarität als auf der anderen Seite einer semipermeablen Membran, was üblicherweise zum Verlust von Wasser aus der Lösung führt.   
   
• Hypertonizität: Bezieht sich auf den Kehrwert der Hypertonie, bei der die Lösung eine höhere Osmolarität aufweist und somit Wasser durch die Membran aufnimmt.   
   
• Isotonizität: Bezieht sich auf Lösungen mit äquivalenten Osmolaritäten über eine halbdurchlässige Membran, d.h. es findet kein Nettotransfer von Wasser durch die Membran statt.

Verschiedene Arten der Osmometrie

Es wurden verschiedene Osmometerkonfigurationen entwickelt, um die Konzentration gelöster Stoffe in verschiedenen Probentypen unter Verwendung einer Auswahl an kolligativen Eigenschaften zu messen. Beispielsweise nutzt die Dampfdruckosmometrie die Beziehung zwischen Siedepunkt und Dampfdruck aus, um die Konzentration gelöster Stoffe zu messen.

Die Membranosmometrie ist insofern konventioneller, als sie eine physikalische semipermeable Membran verwendet, die zwei verschiedene Kammern, die Lösungsmittel enthalten, voneinander trennt. Da sich ein Osmol auf die Menge an Substanz in Lösungen bezieht, die einen spezifischen osmotischen Druck (~22,4 Atmosphären) ausüben, ist der Messwert bei der Membranosmometrie der Niederdruck jeder Kammer. Die Bestimmung des Relativdrucks bietet quantitative Einblicke in die osmotische Konzentration, die wiederum zur Charakterisierung der Tonizität beitragen kann.

Die heute am weitesten fortgeschrittene Methode der Osmometrie ist die Gefrierpunktosmometrie. Ein Gefrierpunktosmometer überwacht, wie sich der Gefrierpunkt einer Probe in Abhängigkeit von der Konzentration der gelösten Stoffe verändert. Durch eine präzise lineare Korrelation zwischen dem Gefrierpunkt einer Probe und ihrer Osmolalität bietet die Gefrierpunktosmometrie eine der genauesten Aussagen über die osmotische Konzentration.

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Gefrierpunktosmometrie mit KNAUER

Anwendungsgebiete der Gefrierpunktosmometrie