Sekapur Sirih Penulis

Om Swastyastu...
Selamat datang di blog kimia perdana saya
Blog perdana ini membahas tentang tekanan osmotik.
Adapun tujuan dari pembutan blog ini adalah:
Dapat membantu pengakses untuk memiliki pengetahuan dan memahami tentang tekanan osmotik serta mampu mengambil contoh penerapan ilmu tekanan osmotik dalam kehidupan sehari-hari.
Semoga blog ini dapat berguna dan bermanfaat bagi generasi penerus bangsa.
Om Santih, Santih, Santih, Om

Tekanan Osmosis

Berbagai jenis selaput, baik yang alami (seperti jaringan usus) maupun yang sintetik (seperti selofan), dapat dilewati molekul pelarut yang kecil tetapi menahan molekul (partikel) zat terlarut (lihat gambar 1).

Gambar 1. Selaput semipermeabel dapat dilewati oleh molekul pelarut, tetapi menahan molekul zat terlarut.

Selaput seperti itu disebut membran semipermeabel. Banyak proses kimia dan biologi bergantung pada aliran molekul pelarut secara selektif melewati membran berpori dari larutan encer ke larutan yang lebih pekat. Gambar dibawah mengilustrasikan fenomena ini (gambar 2).

Gambar 2. Tekanan osmotik (a) Permukaan pelarut murni (kiri) dan permukaan larutan (kanan) pada awalnya sama tinggi. (b) Selama osmosis, permukaan pada sisi larutan naik sebagai akibat aliran bersih pelarut dari kiri ke kanan. Tekanan osmotik sama dengan tekanan hidrostatik yang diberikan oleh kolom cairan di tabung kanan pada kesetimbangan. Pada dasarnya, pengaruh yang sama terjadi bila pelarut murni digantikan dengan yang lebih encer daripada larutan yang ada disebelah kanan.

Wadah kiri larutan berisi pelarut murni; wadah kanan berisi larutan. Kedua wadah dipisahkan oleh membran semipermeabel (semipermeable membrane), yang memungkinkan molekul pelarut melewatinya tetapi menghalangi lewatnya molekul zat terlarut. Pada awalnya, permukaan air di kedua tabung sama tinggi. Setelah beberapa saat, permukaan di bagian kanan mulai naik dan berlanjut sampai mencapai kesetimbangan. Gerakan bersih molekul pelarut melewati membran semipermeabel dari pelarut murni atau dari larutan encer ke larutan yang lebih pekat disebut osmosis. Tekanan osmotik (osmotic pressure) suatu larutan adalah tekanan yang diperlukan untuk menghentikan osmosis. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, tekanan ini dapat diukur langsung dari selisih permukaan-permukaan cairan pada keadaan akhir. Tekanan osmotik tergolong sifat koligatif karena harganya bergantung pada konsentrasi dan bukan pada jenis partikel zat terlarut.

Apa yang menyebabkan air bergerak secara spontan dari kiri ke kanan dalam kasus ini? Bandingkan tekanan uap air murni dan tekanan uap air dari larutan (perhatikan gambar 3 di bawah ini).

Gambar 3. (a) Tekanan uap yang tidak sama di dalam wadah menyebabkan transfer bersih air dari beaker kiri (yang berisi air murni) ke beaker kanan (yang berisi larutan). (b) Pada kesetimbangan, semua air di beaker kiri telah ditransfer ke beaker kanan. Gaya dorong untuk transfer pelarut ini analog dengan gejala osmotik yang ditunjukkan pada gambar 3.

Karena tekanan uap air murni lebih tinggi, maka terdapat transfer bersih air dari wadah kiri ke wadah kanan. Pada waktunya, transfer tersebut akan berlanjut sampai selesai. Gaya serupa menyebabkan air bergerak ke dalam larutan selama osmosis.

Meskipun osmosis merupakan fenomena yang umum dan sudah diteliti dengan baik, hanya sedikit yang diketahui tentang bagaimana membran semipermeabel menghentikan sebagian molekul untuk lewat. Dalam beberapa kasus, ini hanyalah masalah ukuran. Membran semipermeabel bisa mempunyai pori yang cukup kecil untuk melewatkan hanya molekul pelarut. Dalam kasus ini, mungkin mekanisme yang berbeda yang menyebabkan selektivitas membran-misalnya, “kelarutan” pelarut yang lebih besar dalam membran.

Perumusan Tekanan Osmotik

Perumusan Tekanan Osmotik dapat dinyatakan sebagai berikut :

Dimana M adalah molaritas larutan, R adalah konstanta gas (0,0821 L . atm/K . mol), dan T adalah suhu mutlak. Tekanan osmotik dinyatakan dalam atmosfer. Karena pengukuran tekanan osmotik dilakukan pada suhu tetap, konsentrasi disini dinyatakan dengan satuan yang lebih mudah, yaitu molaritas, bukannya molalitas.

Seperti halnya kenaikan titik didih dan penurunan titik beku, tekanan osmotik pun berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Ini tentunya mudah diperkirakan, dengan tetap mengingat bahwa semua sifat koligatif bergantung hanya pada jumlah partikel zat terlarut dalam larutan. Jika kedua larutan mempunyai konsentrasi yang sama, dan dengan demikian memiliki tekanan osmotik yang sama, maka keduanya disebut dalam keadaan isotonik. Jika kedua larutan memiliki tekanan osmotik yang tidak sama, larutan yang lebih pekat disebut hipertonik dan larutan yang lebih encer disebut hipotonik. (Perhatikan gambar 4).

Gambar 4. Sebuah sel dalam (a) larutan isotonik, (b) larutan hipotonik, dan (c) larutan hipertonik. Sel tetap tidak berubah dalam (a), mengembung dalam (b), dan mengerut dalam (c)

Fenomena Tekanan Osmotik

Fenomena tekanan osmotik dapat kita amati dalam banyak contoh yang menarik. Untuk mempelajari kadar sel darah merah, yang terlindungi dari lingkungan eksternal oleh membran semipermeabel, biokimiawan menggunakan suatu teknik yang disebut hemolisis. Sel darah merah diletakkan dalam larutan hipotonik. Karena larutan hipotonik kurang pekat dibandingkan larutan di dalam sel, air bergerak ke dalam sel seperti yang diperlihat gambar 4 (b). Sel akan menggembung dan akhirnya pecah, membebaskan hemoglobin dan molekul lain.

Gambar 4. Sebuah sel dalam (a) larutan isotonik, (b) larutan hipotonik, dan (c) larutan hipertonik. Sel tetap tidak berubah dalam (a), mengembung dalam (b), dan mengerut dalam (c)

Pengawetan selai dan jeli yang dilakukan di rumah merupakan contoh lain dari penerapan tekanan osmotik. Gula dalam jumlah yang banyak ternyata penting dalam proses pengawetan karena gula membantu membunuh bakteri yang bisa mengakibatkan botulisme. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 4 (c), bila sel bakteri berada dalam larutan gula hipertonik (konsentrasi tinggi), air intrasel cenderung untuk bergerak keluar dari sel bakteri ke larutan yang lebih pekat lewat osmosis. Proses ini yang disebut krenasi (crenation), menyebabkan sel mengerut dan akhirnya tidak berfungsi lagi. Keasaman alami buah-buahan juga menghambat pertumbuhan bakteri.

Tekanan osmotik juga merupakan mekanisme utama dalam pengangkutan air ke bagian atas tumbuhan. Karena daun terus-menerus kehilangan air ke udara, dalam proses yang disebut transpirasi, konsentrasi zat terlarut dalam cairan daun meningkat. Air didorong ke atas lewat batang, cabang dan ranting-ranting pohon oleh tekanan osmotik. Diperlukan tekanan sebesar 10-15 atm untuk mengangkut air ke daun di pucuk pohon redwood di California, yang tingginya mencapai sekitar 120 m.