Wie Wilhelm Pfeffers Erfindung die Pflanzenphysiologie revolutionierte

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biologie-seite.de

Die Pfeffersche Zelle, benannt nach dem deutschen Botaniker Wilhelm Pfeffer, stellt eine bedeutende Erfindung in der Messung des osmotischen Drucks wässriger Lösungen dar. Diese Vorrichtung, die auch als Membranosmometer bekannt ist, wurde erstmals in Pfeffers Werk Osmotische Untersuchungen aus dem Jahr achtzehnhundertsiebenundsiebzig beschrieben. Ihre Konstruktion und Funktionsweise revolutionierten das Verständnis und die Messung osmotischer Prozesse. Die Zelle besteht aus einem unglasierten Tongefäß, das mit einem kolloiden Film überzogen ist. Dieser kolloide Film dient als semipermeable Membran, die Wasser durchlässt, aber gelöste Substanzen wie Zucker oder Salze zurückhält. Um diese Membran zu erzeugen, tauchte Pfeffer das Tongefäß in eine Kupfersulfatlösung und anschließend in gelöstes Kaliumhexacyanidoferrat(II), was zur Bildung von Niederschlagsmembranen aus Kupfer(II)-hexacyanoferrat(II) in den Poren des Gefäßes führte. Die semipermeable Membran ermöglichte es, dass Wasser durch Osmose in das Gefäß eindrang und die Flüssigkeit in einem angeschlossenen Steigrohr anstieg, bis der hydrostatische Druck dem osmotischen Druck der Lösung entsprach. Aus der Höhe der Flüssigkeitssäule konnte der osmotische Druck ermittelt werden. Diese Methode ermöglichte es Wilhelm Pfeffer, präzise Messungen des osmotischen Drucks durchzuführen, eine Fähigkeit, die vorher nicht möglich war. Die Messungen und Ergebnisse, die Pfeffer erzielte, inspirierten weitere Wissenschaftler, darunter den niederländischen Chemiker Jakobus van ’t Hoff, der Pfeffers Ergebnisse nutzte, um seine Theorien über die Analogie zwischen Dampfdruck und osmotischem Druck zu entwickeln. Diese Arbeiten trugen wesentlich zum Fortschritt in der physikalischen Chemie bei. In seiner Analogie zu Pflanzenzellen verglich Pfeffer die semipermeable Membran seiner Zelle mit der Plasmamembran einer Pflanzenzelle, die gegen die mechanisch stabile Zellwand drückt. Diese Analogie half ihm, das osmotische Verhalten lebender Zellen zu modellieren und zu verstehen. Obwohl die Pfeffersche Zelle heute in der modernen Pflanzenphysiologie meist durch andere Methoden ersetzt wurde, bleibt sie ein wichtiges Lehrmittel, um das Prinzip des Osmometers und des Wasserpotentials zu veranschaulichen. Wilhelm Pfeffers Erfindung und die darauf aufbauenden Forschungen haben somit tiefe Einblicke in die Funktionsweise von Pflanzen und deren Zellen ermöglicht und das Verständnis von osmotischen Prozessen erweitert.