Tekanan Osmotik

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pertumbuhan tergantung pada adanya pemasukan air ke dalam sel yaitu pasokan air dari jaringan satu ke jaringan lainnya di suatu lingkungan. Osmosis terjadi apabila suatu larutan dipisahkan oleh suatu selaput yang permeabel oleh air. Tekanan osmosis merupakan tekanan yang mendorong air untuk berdifusi. Osmosis juga merupakan proses fisika difusi (dengan osmosis sebagai bagian khususnya) memainkan peranan yang sangat penting pada fisiologi tumbuhan, sehingga pengertian yang jelas mengenai proses ini perlu sekali dimiliki, tetapi agar mudah dimengerti, beberapa sifat umum materi harus diperhatikan terlebih dahulu.

Jaringan adalah sekumpulan sel yang mempunyai struktur dan fungsi yang sama. Plasmolisis suatu sel yang dapat digambarkan pada plasmolisis sekumpulan sel dengan sifat-sifat yang sama. Partikel-partikel ini mempunyai dua sifat yaitu kemampuan untuk bergerak bebas dan kecenderungan untuk pertikel yang sama untuk tarik menarik. Kedua sifat ini sangat bertentangan.

Pada awal inspien plasmolisis air keluar dari vakuola hal ini dapat dilihat dari mengkerutnya suatu jaringan keadaan ini bersifat tidak dapat balik. Penyusutan akan berlangsung terus selama air yang hilang akan lebih banyak dari sel yang berada pada larutan yng mempunyai potensi osmosis yang tinggi. Sebagai perkiraan dapat dikatakan sebagai kecenderungan untuk gerakan bebas lebih unggul, zat itu akan berada dalam bentuk gas, jika kecenderungan untuk gaya tarik lebih unggul zat itu akan berada dalam bentuk padat. Sedangkan jika kedua kecenderungan itu kira-kira sama kuat, zat itu akan berada dalam bentuk zat cair.

Ada dua faktor penting yang menentukan apakah suatu zat tertentu berkelakukan sebagai zat padat, zat cair, ataupun gas yaitu mobilitas dasar suatu zat (misalnya partikel oksigen sangat bersifat mobil, sedangkan sangat saling berikatan kuat) dan suatu suhu itu (misalnya penggunaan panas dapat mengubah zat cair menjadi gas dengan meningkatkan kemampuan gerakan bebas partikel gas itu).

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan Tekanan Osmosis?

2. Apa saja rumus yang digunakan dalam Tekanan Osmosis?

3. Apa saja contoh penerapan tekanan osmosis dalam kehidupan sehari-hari?

1.3 Tujuan Penulisan

Penyusunan makalah ini ditujukan untuk:

1. Untuk memenuhi tugas Kimia Fisika.

2. Untuk menambah wawasan mengenai tekanan osmosis.

3. Untuk mengetahui rumus apa saja yang digunakan pada tekanan osmosis.

4. Untuk mengetahui contoh tekanan osmosis dalam kehidupan sehari-hari.

1.4 Metode Penulisan

Metode penulisan makalah ini didasarkan pada gabungan dari beberapa literatur dan pencarian data melalui media internet.

1.5 Manfaat Penulisan

Agar pembaca mengetahui lebih dalam tentang Tekanan Osmosis dan aplikasi tekanan osmosis serta contoh penerapan tekanan osmosis dalam kehidupan dalam sehari-hari.

BAB II

ISI

2.1 Pengertian Tekanan Osmosis

Osmosis adalah proses perpindahan larutan yang memiliki konsentrasi rendah melalui membran semipermeabel menuju larutan yang memiliki konsentrasi lebih tinggi hingga tercapai kesetimbangan konsentrasi. Pada proses osmosis, molekul-molekul pelarut bermigrasi dari larutan encer ke larutan yang lebih pekat hingga dicapai keadaan

Proses osmosis

Tekanan yang diterapkan untuk menghentikan proses osmosis dari larutan encer atau pelarut murni ke dalam larutan yang lebih pekat dinamakan tekanan osmotik larutan, dilambangkan dengan π.

Osmosis merupakan difusi air melintasi membran semipermeabel dari daerahdimana air lebih banyak ke daerah dengan air yang lebih sedikit. Osmosis sangat ditentukan oleh potensial kimia air atau potensial air, yang menggambarkan kemampuan molekul air untuk dapat melakukan difusi. Sejumlah besar volume air akan memiliki kelebihan energi bebas daripada volume yang sedikit, di bawah kondisi yang sama. Energi bebas zuatu zat per unit jumlah, terutama per berat grammolekul (energi bebas mol-1) disebut potensial kimia. Potensial kimia zat terlarut kurang lebih sebanding dengan konsentrasi zat terlarutnya. Zat terlarut yang berdifusi cenderung untuk bergerak dari daerah yang berpotensi kimia lebih tinggi menuju daerah yang berpotensial kimia lebih kecil (Ismail, 2006).

Osmosis adalah difusi melalui membran semipermeabel. Masuknya larutan kedalam sel-sel endodermis merupakan contoh proses osmosis. Dalam tubuh organisme multiseluler, air bergerak dari satu sel ke sel lainnya dengan leluasa. Selain air, molekul-molekul yang berukuran kecil seperti O₂ dan CO₂ juga mudah melewati membran sel. Molekul-molekul tersebut akan berdifusi dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Proses Osmosis akan berhenti jika konsentrasi zat di kedua sisi membran tersebut telah mencapai keseimbangan(Anonim, 2009).

Struktur dinding sel dan membran sel berbeda. Membran memungkinkan molekul air melintas lebih cepat daripada unsur terlarut; dinding sel primer biasanya sangat permeable terhadap keduanya. Memang membran sel tumbuhanmemungkinkan berlangsungnya osmosis, tapi dinding sel yang tegar itulah yang menimbulkan tekanan. Sel hewan tidak mempunyai dinding, sehingga bila timbul tekanan didalamnya, sel tersebut sering pecah, seperti yang terjadi saat sel darah merah dimasukkan dalam air. Sel yang turgid banyak berperan dalam menegakkan tumbuhan yang tidak berkayu (Salisbury, 1995).

Prinsip osmosis: transfer molekul solvent dari lokasi hypotonic (potensirendah) solution menuju hypertonic solution, melewati membran. Jika lokasi hypertonic solution kita beri tekanan tertentu, osmosis dapat berhenti, atau malah berbalik arah (reversed osmosis).Besarnya tekanan yang dibutuhkan untuk menghentikan osmosis disebut sebagai osmotic press.

Jika dijelaskan sebagai konsep termodinamika, osmosis dapat dianalogikan sebagai proses perubahan entrropi. Komponen solvent murni memiliki entropi rendah, sedangkan komponen berkandungan solut tinggi memiliki entropi yg tinggi juga. Mengikuti Hukum TermoII: setiap perubahan yang terjadi selalu menuju kondisi entropi maksimum, makasolvent akan mengalir menuju tempat yg mengandung solut lebih banyak, sehingga total entropi akhir yang diperoleh akan maksimum. Solvent akan kehilangan entropi, dan solut akan menyerap entropi. "Orang miskin akan semakin miskin, sedang yang kaya akan semakin kaya". Saat kesetimbangan tercapai, entropi akan maksimum, ataugradien (perubahan entropi terhadap waktu) = 0. Ingat: pada titik ekstrim, dS/dt = 0(Wibosono, 2009).

Osmosis Balik

Proses osmosis suatu larutan dapat dihentikan. Proses osmosis juga bahkan dapat dibalikkan arahnya dengan menerapkan tekanan yang lebih besar dari tekanan osmosis larutan. Proses ini dinamakan osmosis balik. Osmosis balik berguna dalam desalinasi (penghilangan garam) air laut untuk memperoleh air tawar dan garam dapur.

(a) Alat desalinasi air laut melalui osmosis balik.
(b) Alat desalinasi tersusun atas silinder-silinder yang dinamakan permeator, yang mengandung jutaan serat berongga kecil.
(c) Dengan adanya tekanan, air laut masuk ke dalam permeator dan masuk ke dalam serat berongga sehingga ion-ion garam dapat dipisahkan dari air laut.

Penerapan tekanan dari luar yang melebihi nilai π menyebabkan terjadinya osmosis balik. Pada proses desalinasi, molekul-molekul air keluar dari larutan meninggalkan zat terlarut. Membran yang dapat digunakan untuk proses osmosis balik adalah selulosa asetat. Membran ini dapat dilewati oleh molekul air, tetapi tidak dapat dilewati oleh ion-ion garam dari air laut.

2.2 Rumus Menghitung Tekanan Osmosis

Tekanan osmotik larutan berbanding lurus dengan konsentrasi molar zat. Dalam bentuk persamaan dapat ditulis sebagai berikut.

π ≈ M atau π = k.M

k adalah tetapan kesetaraan yang bergantung pada suhu. Untuk larutan encer harga k sama dengan RT, dimana R tetapan gas dan T adalah suhu mutlak.

Oleh karena kemolaran memiliki satuan mol per liter larutan, maka tekanan osmotik larutan dapat dinyatakan sebagai berikut.

Keterangan:

π = Tekanan osmotik

M = Molaritas larutan

V = Volum larutan (dalam liter)

R = Tetapan gas (0,082 L atm/mol.K)

T = Suhu (K)

Contoh :

Menentukan Tekanan Osmotik larutan, berapakah tekanan osmotik larutan yang dibuat dari 18 g glukosa yang dilarutkan ke dalam air hingga volume larutan 250 ml? Diketahui suhu larutan 27°C dan R = 0,082 L atm mol^–1 K^–1.

Jawab:
Jumlah mol C₆H₁₂O₆

Tekanan osmotik larutan: π=(n/V) RT
π = 0,1mol/0,25L × 0,082 L atm mol^–1 K^–1× 300 K
= 9,84 atm
Jadi, tekanan osmotik larutan sebesar 9,84 atm

2. 3 Penerapan Tekanan Osmosis dalam Kehidupan Sehari-hari

· Mengontrol Bentuk Sel

Jika dua buah larutan yang dipisahkan oleh membran semipermeabel memiliki tekanan osmotik sama, kedua larutan tersebut isotonik satu dengan yang lainnya. Jika salah satu larutan memiliki tekanan osmotik lebih besar dari larutan yang lain, larutan tersebut dinamakan hipertonik. Jika larutan memiliki tekanan osmotik lebih kecil daripada larutan yang lain, larutan tersebut dinamakan hipotonik. Tekanan osmosik memainkan peranan penting dalam sistem hidup. Misalnya, dinding sel darah merah berfungsi sebagai membran semipermeabel terhadap pelarut sel darah merah. Penempatan sel darah merah dalam larutan yang hipertonik relatif terhadap cairan dalam sel menyebabkan cairan sel keluar sehingga mengakibatkan sel mengerut.

Proses pengerutan sel seperti ini disebut krenasi. Penempatan sel darah dalam larutan yang hipotonik relatif terhadap cairan dalam sel menyebabkan cairan masuk ke dalam sel sehingga sel darah merah akan pecah. Proses ini dinamakan hemolisis. Seseorang yang membutuhkan pengganti cairan tubuh, baik melalui infus maupun meminum cairan pengganti ion tubuh harus memperhatikan konsentrasi cairan infus atau minuman. Konsentrasi cairan infus atau minuman harus isotonik dengan cairan dalam tubuh untuk mencegah terjadi krenasi atau hemolisis.

· Mesin Cuci Darah

Pasien penderita gagal ginjal harus menjalani terapi cuci darah. Terapi menggunakan metode dialisis, yaitu proses perpindahan molekul kecil-kecil seperti urea melalui membran semipermeabel dan masuk ke cairan lain, kemudian dibuang. Membran tak dapat ditembus oleh molekul besar seperti protein sehingga akan tetap berada di dalam darah.

· Pengawetan Makanan

Sebelum teknik pendinginan untuk mengawetkan makanan ditemukan, garam dapur digunakan untuk mengawetkan makanan. Garam dapat membunuh mikroba penyebab makanan busuk yang berada di permukaan makanan.

· Membasmi Lintah

Garam dapur dapat membasmi hewan lunak, seperti lintah. Hal ini karena garam yang ditaburkan pada permukaan tubuh lintah mampu menyerap air yang ada dalam tubuh sehingga lintah akan kekurangan air dalam tubuhnya.

· Penyerapan Air oleh Akar Tanaman

Tanaman membutuhkan air dari dalam tanah. Air tersebut diserap oleh tanaman melalui akar. Tanaman mengandung zat-zat terlarut sehingga konsentrasinya lebih tinggi daripada air di sekitar tanaman sehingga air dalam tanah dapat diserap oleh tanaman.

· Desalinasi Air Laut Melalui Osmosis Balik

Osmosis balik adalah perembesan pelarut dari larutan ke pelarut, atau dari larutan yang lebih pekat ke larutan yang lebih encer. Osmosis balik terjadi jika kepada larutan diberikan tekanan yang lebih besar dari tekanan osmotiknya.

Osmosis balik digunakan untuk membuat air murni dari air laut. Dengan memberi tekanan pada permukaan air laut yang lebih besar daripada tekanan osmotiknya, air dipaksa untuk merembes dari air asin ke dalam air murni melalui selaput yang permeabel untuk air tetapi tidak untuk ion-ion dalam air laut. Tanpa tekanan yang cukup besar, air secara spontan akan merembes dari air murni ke dalam air asin.

Penggunaan lain dari osmosis balik yaitu untuk memisahkan zat-zat beracun dalam air limbah sebelum dilepas ke lingkungan bebas.

2.4 Gejala Osmosis

Gejala osmosis (dari kata yunani: "mendorong") adalah perjalanan pelarut murni ke dalam larutan, yang keduanya dipisahkan oleh membran semipermeabel, yaitu membran yang dapat diserapi oleh pelarut tetapi tidak oleh zat terlarutnya, yang mengakibatkan gradien tekanan sepanjang membran. Osmosis adalah perpindahan molekul pelarut secara netto melalui membran semipermeabel dari pelarut murni ke larutan yang memiliki konsentrasi lebih besar (mengandung zat terlarut) sampai laju aliran molekul pelarut murni ke larutan sama dengan laju aliran molekul pelarut dalam larutan ke pelarut murni.

Pada gambar diatas, wadah kiri diisi oleh pelarut murni (misal air) dan bagian kanan diisi oleh larutannya (misal larutan gula). Kedua bagian dipisahkan oleh suatu membran semipermeabel (misal membran selofan), yaitu membran yang permeabel terhadap molekul pelarut dan impermeabel terhadap molekul terlarut. Jadi molekul air (baik dari larutan maupun pelarut murni) dapat melewati membran tersebut, sedangkan molekul-molekul gula tidak dapat melewatinya.

Salah satu percobaan yang dapat membuktikan pernyataan diatas adalah dengan proses osmosis, misalnya memisahkan air dan larutan gula menggunakan membran semipermeabel. Sebelum proses osmosis terjadi wadah kiri (air) tidak berasa, wadah kanan (larutan gula) berasa sangat manis, dan permukaan cairan di kedua bagian sama tinggi, tetapi seiring bertambahnya waktu permukaan larutan gula naik sampai ketinggian tertentu dan ketika dicapai kesetimbangan tidak terjadi pertambahan ketinggian pada permukaan cairan di wadah kanan. Rasa pada wadah kiri (air) tetap tidak berasa karena tidak ada molekul gula yang dapat melewati membran semipermeabel untuk masuk ke wadah kiri sehingga dalam wadah kiri hanya terdapat molekul air sedangkan pada wadah kanan (larutan gula) rasanya menjadi kurang manis dari keadaan semula karena terjadi penambahan molekul air yang berasal dari wadah kiri yang dapat melewati membran semipermeabel sehingga dalam wadah kanan terdapat molekul gula yang jumlahnya tetap dan molekul air yang jumlahnya bertambah yang mengakibatkan konsentrasi larutan gula menjadi lebih rendah.

Perbedaan ketinggian pelarut dan larutannya sebesar h, perbedaan ketinggian ini menyebabkan adanya tekanan hidrostatik dalam larutan yang disebut dengan tekanan osmosis dari larutan.

Selain pada kejadian diatas, peristiwa osmosis juga dapat terjadi pada dua larutan dengan konsentrasi berbeda yang dipisahkan oleh membran semipermeabel, seperti pada gambaran berikut.

Dalam kasus diatas C1>C2>C3>C4 dan perbedaan ketinggian hB<hC<hD<hA. Perbedaan ketinggian ini menunjukan tekanan osmosis pada A>D>C>B. Semakin pekat suatu larutan maka potensial kimia larutan tersebut semakin kecil dibandingkan pelarut murni.
Dalam proses osmosis A, perpindahan pelarut secara netto berlangsung dari arah pelarut murni ke dalam larutannya. Hal ini dapat ditinjau dari potensial kimia pelarut di kedua fasa, yaitu pada pelarut murni dan pada larutannya. Jadi potensial kimia pelarut murni lebih besar daripada potensial kimia pelarut dalam larutan. Oleh karena itu laju pelarut murni ke larutan melalui membran semipermeabel lebih besar dibandingkan laju pelarut dari larutan ke pelarut murni yang berharga sangat-sangat kecil. Peristiwa osmosis berakhir saat tercapai kesetimbangan di kedua fasa.

Keadaan kesetimbangan tercapai ketika laju aliran molekul dari pelarut murni sama dengan laju aliran molekul pelarut dari larutannya. Hal ini diperoleh melalui perbedaan tekann hidrostatik di kedua bagian wadah. Adanya tekanan ekstra ini akan meningkatkan potensial kimia pelarut dalam larutannya sampai potensial kimia pelarut dalam larutan sama dengan potensial kimia pelarut murninya, μA = μA*.

Proses osmosis juga terjadi pada B, C, dan D. Perpindan pelarut secara netto berlangsung dari arah pelarut dalam larutan yang lebih rendah konsentrasinya ke dalam larutan yang lebih pekat konsentrasinya sampai dicapai keadaan kesetimbangan di kedua sisi/bagian wadah. Ditinjau dari potensial kimia pelarut dalam larutan dibandingkan dengan potensial kimia pelarut murni menunjukan μC1<μC2<μC3<μC4<μA*.

Besaran Π disebut dengan tekanan osmosis, yaitu tekanan yang harus diterapkan pada larutan untuk mengingkatkan potensial kimia pelarutnya sampai pada nilai potensial kimia cairan pelarut murninya pada 1 atm. Saat kesetimbangan harus dipenuhi kriteria kesetimbangan, dalam hal ini potensial kimia pelarut dalam larutan (pada suhu T dibawah tekanan P) sama dengan potensial kimia pelarut dalam larutan (pada suhu T dibawah tekanan P+ Π):μ(T,P+Π) = μ*(T,P)

Oleh karena membran bersifat impermeabel terhadap terlarut maka tidak ada kesetimbangan untuk μ terlarut. Untuk memperoleh hubungan antara konsentrasi terlarut (dalam satuan kemolaran) dengan tekanan osmotik maka digunakan pendekatan yang sama seperti dalam penurunan rumus kenaikan titik didih. Sehingga persamaan menjadi:
Π = CRT atau Π = MRT

Π = wBRT/MBV atau MB = wBRT/ΠV

dengan C dan M adalah masing-masing konsentrasi dan kemolaran larutan, wB adalah massa zat terlarut, dan MB adalah massa molar zat terlarut. Konsentrasi C dapat diganti dengan kemolaran (mol per liter) karena pengukuran tekanan osmotik biasanya dilakukan pada suhu tetap sehingga untuk larutan encer kemolaran dan kemolalan dianggap bernilai sama. Rumusan diatas hanya berlaku untuk larutan ideal encer dan dapat digunakan dalam penerapan osmometri, yang paling umum adalah pengukuran massa molar makromolekul (protein dan polimer sintetik). Ketika molekul-molekul besar ini melarut menghasilkan larutan yang jauh lebih ideal, dianggap bahwa persamaan van't hoff hanyalah suku pertama dari deret yang menyerupai persamaan varial:
Π = [M]RT { 1 + M[M] + . . . }

suku-suku tambahan memperhitungkan ketakidealan tersebut. Tekanan osmosis di ukur pada suatu konsentrasi dan alur dari Π/[M] terhadap [M] digunakan untuk mengetahui massa molar M.

Osmosis memiliki peranan penting dalam sistem kimia dan biologi. Osmosis adalah kasus khusus dari transpor pasif, dimana molekul air berdifusi melewati membran yang bersifat selektif permeabel. Dalam sistem osmosis, dikenal larutan hipertonik (larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut tinggi), larutan hipotonik (larutan dengan konsentrasi terlarut rendah), dan larutan isotonik (dua larutan mempunyai konsentrasi terlarut sama). Jika terdapat dua larutan yang tidak sama konsentrasinya, maka molekul air melewati membran sampai kedua larutan seimbang. Dalam proses osmosis, pada larutan hipertonik, sebagian besar molekul air terikat (tertarik) ke molekul gula (terlarut), sehingga hanya sedikit molekul air yang bebas dan bisa melewati membran untuk masuk ke larutan yang memiliki konsentrasi terlarut lebih rendah. Sedangkan pada larutan hipotonik, memiliki lebih banyak molekul air yang bebas (tidak terikat oleh molekul terlarut), sehingga lebih banyak molekul air yang melewati membran untuk masuk ke larutan yang memiliki konsentrasi terlarut lebih rendah. Oleh sebab itu, dalam osmosis aliran netto molekul air adalah dari larutan hipotonik ke hipertonik.
Proses osmosis juga terjadi pada sel hidup di alam. Perubahan bentuk sel terjadi jika terdapat pada larutan yang berbeda. Sel yang terletak pada larutan isotonik, maka volumenya akan konstan. Dalam hal ini, air (pelarut) yang masuk dan keluar dari sel memiliki jumlah yang sama besar. Banyak hewan-hewan laut, seperti bintang laut (Echinodermata) dan kepiting (Arthropoda) cairan selnya bersifat isotonik dengan lingkungannya. Jika sel terdapat pada larutan yang hipotonik, maka akan banyak air yang masuk ke dalam sel, sehingga menyebabkan lisis (pada sel hewan), atau turgiditas tinggi (pada sel tumbuhan). Sebaliknya, jika sel berada pada larutan hipertonik, maka banyak molekul air yang keluar dari sel, sehingga sel menjadi kecil dan dapat menyebabkan kematian. Pada hewan, untuk bisa bertahan dalam lingkungan yang hipo- atau hipertonik, maka diperlukan pengaturan keseimbangan air, yaitu dalam proses osmoregulasi.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Tekanan yang diterapkan untuk menghentikan proses osmosis dari larutan encer atau pelarut murni ke dalam larutan yang lebih pekat dinamakan tekanan osmotik larutan, dilambangkan dengan π.

3.2 Saran

Mempelajari materi Tekanan Osmosis itu penting. Karena tekanan osmosis diterapkan dalam kehisdupan sehari-hari. Contohnya saja seorang pasien di rumah sakit harus diberi cairan infus. Sebenarnya apakah cairan infus tersebut?

Larutan yang dimasukkan ke dalam tubuh pasian melalui pembuluh darah haruslah memiliki tekanan yang sama dengan tekanan sel-sel darah. Apabila tekanan cairan infus lebih tinggi maka cairan infus akan keluar dari sel darah. Prinsip kerja infuse ini pada dasarnya adalah tekanan osmosis.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/cairan_dan_larutan/larutan/

http://malamfajar.wordpress.com/2010/10/29/tekanan-osmosis/

http://id.wikipedia.org/wiki/Osmosis

http://budisma.web.id/materi/sma/kimia-kelas-xii/tekanan-osmotik-larutan/

file:///I:/Tekanan_osmotik.htm

file:///I:/tekanan-osmosis-larutan.html

file:///D:/TUGAS/ANALIS%20KESEHATAN/Tekana%20Osmotik/Tekanan%20osmosis.htm