Die Osmose bezeichnet ein physikalisches Phänomen, bei dem Lösungen (z. B. Salzwasser) mit unterschiedlichen Bestandsteilkonzentrationen, welche durch eine semipermeable Membran (teildurchlässig) getrennt sind, diffundieren, um die Konzentration der Bestandteile anzugleichen. Da die Membran nur für einen Teil der Bestandteile durchlässig ist, diffundiert (durchdringt) die Lösung mit der geringeren Konzentration nicht passierbarer Teilchen durch die Membran zu der Lösung mit der höheren Konzentration.
Hierbei entsteht ein leichter Überdruck auf der Konzentrationsärmeren Seite und ein Unterdruck auf der Seite mit der höheren Konzentration. Dies wird auch als Osmotischer Druck bezeichnet, welcher bei z. B. lebenden Zellen zu Beschädigungen führen kann, da diese einfach aufplatzen können. Zu beobachten ist dies z. B. bei Früchten wie etwa Pflaumen oder Kirschen, welche einen hohen Zuckeranteil haben. Fällt Regen darauf, kann das Regenwasser unter Umständen über die Zellwände in die Zellen eindringen. Da Regenwasser aber praktisch kein Zucker enthält, strömt das ganze Wasser in die Zelle, um die Konzentration des Zuckers an die, des Regentropfens anzugleichen. Die Zelle platzt dabei irgendwann. Die Frucht bildet an diesen Stellen Risse und Narben.
Das Phänomen der Osmose macht man sich vor allem in der Umkehrosmose zunutze, bei der ein hoher Druck auf die Lösung mit der hohen Konzentration ausgeübt wird, um die Osmose umzukehren. Dies führt dazu, dass das Lösungsmittel von einem Bereich mit hoher Konzentration zu einem Bereich mit geringer Konzentration diffundiert.
Die Umkehrosmose wird vor allem bei Entsalzungsanlagen eingesetzt, um aus Meerwasser Trinkwasser zu erzeugen, indem das Salzwasser durch eine Membran gepresst wird. Während das Wasser einfach durch die Membran gedrückt wird, können die großen Salzmoleküle selbst diese feine Membran nicht durchdringen. Wie bei einem Sieb oder einem Kaffeefilter, bei dem das Wasser und der gelöste Kaffee zwar die Membran durchdringen, aber das Kaffeepulver zu grob ist und auf der anderen Seite der Membran verbleibt.
Eine andere Anwendung von Osmose in der Technologie ist die Herstellung von künstlichen Membranen. Membranen werden verwendet, um bestimmte Moleküle oder Ionen durchzulassen, während andere zurückgehalten werden. Eine semipermeable Membran besteht aus Materialien wie Polymeren oder Keramik. Wenn eine solche Membran in ein Lösungsmittel eingetaucht wird, diffundieren die Lösungsmittelmoleküle durch die Membran, während die gelösten Stoffe zurückgehalten werden. Künstliche Membranen werden in der Medizin zur Herstellung von Dialysegeräten verwendet, um Giftstoffe aus dem Blut von Patienten zu entfernen. Sie werden auch in der Chemieindustrie verwendet, um verschiedene Chemikalien zu trennen.
Auch in Brennstoffzellen wird das Prinzip der Osmose genutzt. Brennstoffzellen wandeln chemische Energie in elektrische Energie um, indem sie Wasserstoff und Sauerstoff reagieren lassen. Hierbei wird das Prinzip der Osmose genutzt, um die benötigte elektrische Spannung zu erzeugen. Die Membranen in Brennstoffzellen trennen die reagierenden Chemikalien voneinander, sodass nur die Ionen durch die Membran diffundieren können, die die elektrische Energie erzeugen. Die Membranen sind so konstruiert, dass sie nur bestimmte Ionen durchlassen, was zu einer höheren Energieeffizienz der Brennstoffzelle führt.
In der Natur ist die Osmose allgegenwärtig, da ohne ihr keine Zellfunktionen ablaufen könnten. Die Osmose dient den Zellen zum Austausch verschiedener Stoffe, welche zunächst die Zellwand, welche hier als semipermeable Membran fungiert, durchdringen müssen. Gleichzeitig dient die Zellwand somit als Schutz der Zelle, da nur bestimmte Stoffe die Zelle passieren können. Die Zellwände verändern sich dazu permanent und sind wesentlich komplexer, als einfache, künstliche Membranen, welche für lediglich bestimmte Einsatzbereiche ausgelegt sind.
Die Osmose ist in der Technik nicht mehr wegzudenken, da sie in vielen Bereichen die Kosten und den Energieaufwand für die Trennung und Filterung von Stoffen im Vergleich zu anderen Verfahren erheblich reduziert.