Transporten av vann skjer fra den siden av membranen som har lavest konsentrasjon av oppløste stoffer (salter, sukker, syrer etc.) til den siden som har høyest konsentrasjon. Naturen vil hele tiden søke å utligne konsentrasjonen på de to sidene av membranen.

Semipermeable membraner er veldig tynne lag av et materiale som tillater noen stoffer å komme gjennom, men stopper andre stoffer. Molekylstørrelsen skiller stoffene fra hverandre. Stoffene kan ikke selv gå fra høy til lav konsentrasjon, slik det er vanlig ved diffusjon. Dermed er det bare én mulighet for å utlikne konsentrasjonen på de to sidene: Vannet må bevege seg – det vil si trekke gjennom membranen.

Osmose i naturen 

Alle levende organismer har cellevegger som er semipermeable. Når en dyre- eller plantecelle plasseres i vann, vil én av tre ting skje:

1. Hvis det er høyere konsentrasjon av vann utenfor cellen enn inni, vil cellen ta opp vann ved osmose. Selv om vann kan passere begge veier, vil det gå mer vann inn enn ut helt til konsentrasjonen er den samme på begge sider. Da vil også cellen svelle.

2. Hvis vannkonsentrasjonen er lik inni og utenfor cellen, blir det ikke noen transport av vann ut av eller inn i cellen, og denne beholder sin opprinnelige størrelse.

3. Hvis konsentrasjonen av vann er større inni cellen enn utenfor, vil vann transporteres ut av cellen og cellen krymper.

Planteceller er omgitt av svært sterke cellevegger. Når de tar opp vann, utvider cellene seg, men den sterke celleveggen hindrer dem i å sprekke. På den måten klarer planter å suge til seg vann fra jorden slik at de kan vokse. For at plantene ikke skal ”drukne”, har de også en mekanisme som stopper vannopptaket.

Siden cellene ikke kan vokse seg uendelig store, vil trykket innvendig i cellen øke helt til det ikke er mulig å få mer vann inn. Da vil mottrykket stoppe transporten av vann, og likevekt er oppnådd. Dette trykket kalles det osmotiske likevektstrykket og er utgangspunktet for saltkraft.

Omvendt osmose

Hvis man øker trykket på den siden av en membran hvor konsentrasjonen av oppløste stoffer er størst, vil man etter hvert klare å presse vannet ut av løsningen gjennom membranen. Da vil membranen fungere som et filter som fjerner alle de oppløste stoffene. Trykket må da være vesentlig høyere enn det osmotiske trykket, og må påføres for eksempel ved bruk av en pumpe. Denne prosessen kalles avsalting og brukes blant annet til å presse ferskvann ut fra saltvann i områder med liten tilgang til rent vann