Apa itu Tekanan Osmotik? Formula, contoh, penerapan

Tekanan osmotik adalah gaya volumetrik yang menolak proses alami osmosis. Ini paling sering dirujuk dalam biologi manusia, di mana sebuah sel hidup mengandung larutan pekat yang terdiri dari air dan unsur-unsur tertentu lainnya yang memisahkan dari larutan diluar oleh membran semipermeabel.

Apa itu Tekanan Osmotik?

Tekanan osmotik didefinisikan sebagai tekanan minimum yang harus diterapkan pada larutan untuk menghentikan aliran molekul pelarut melalui membran semipermeabel (osmosis). Ini adalah sifat koligatif dan tergantung pada konsentrasi partikel zat terlarut dalam larutan. Tekanan osmotik dapat dihitung dengan bantuan rumus berikut:

π = iCRT

Di mana,

  • π adalah tekanan osmotik
  • i adalah faktor van’t Hoff
  • C adalah konsentrasi molar zat terlarut dalam larutan
  • R adalah konstanta gas universal
  • T adalah suhu

Hubungan antara tekanan osmotik suatu larutan dan konsentrasi molar zat terlarutnya dikemukakan oleh ahli kimia Belanda Jacobus van’t Hoff. Penting untuk dicatat bahwa persamaan ini hanya berlaku untuk larutan yang berperilaku seperti larutan ideal.

Memahami Tekanan Osmosis – Apa itu Osmosis?

Istilah ‘osmosis’ mengacu pada pergerakan molekul pelarut melalui membran semipermeabel dari daerah di mana konsentrasi zat terlarut rendah ke daerah di mana konsentrasi zat terlarut tinggi. Akhirnya, keseimbangan terbentuk antara kedua sisi membran semipermeabel (konsentrasi zat terlarut yang sama di kedua sisi membran semipermeabel).

Catatan penting: Membran semipermeabel hanya memungkinkan pergerakan molekul pelarut melaluinya – partikel zat terlarut tidak dapat melewatinya.

Jika tekanan yang cukup diterapkan pada sisi larutan membran semipermeabel, proses osmosis dihentikan. Jumlah minimum tekanan yang diperlukan untuk meniadakan proses osmosis disebut tekanan osmotik.

Dalam ilustrasi yang diberikan di atas, dapat diamati bahwa molekul pelarut cenderung melewati membran semipermeabel ke sisi larutan sampai tekanan osmotik (larutan) diterapkan ke sisi larutan.

Apa yang terjadi ketika Tekanan dengan Magnitudo Lebih Tinggi dari Tekanan Osmotik Diterapkan ke Sisi larutan?

Dalam skenario seperti itu, molekul pelarut akan mulai bergerak melalui membran semipermeabel dari sisi larutan (di mana konsentrasi zat terlarut tinggi) ke sisi pelarut (di mana konsentrasi zat terlarut rendah). Proses ini disebut reverse osmosis.

Contoh dan Penerapan

Tumbuhan mempertahankan bentuknya yang tegak dengan bantuan tekanan osmotik. Ketika air yang cukup disuplai ke tanaman, sel-selnya (yang mengandung beberapa garam) menyerap air dan mengembang. Ekspansi sel tumbuhan ini meningkatkan tekanan yang diberikan pada dinding sel mereka, menyebabkan mereka berdiri tegak.

Ketika air tidak cukup disuplai ke tanaman, sel-selnya menjadi hipertonik (menyusut karena kehilangan air). Ini menyebabkan mereka layu dan kehilangan postur tegak dan kokoh mereka. Pengukuran tekanan osmotik juga dapat digunakan untuk menentukan berat molekul senyawa.

Aplikasi penting lainnya dari tekanan osmotik adalah dalam desalinasi dan pemurnian air laut, yang melibatkan proses reverse osmosis.

Tekanan keseimbangan osmotik

Tekanan osmotik, konsekuensi dari perbedaan konsentrasi awal, menghasilkan perjalanan molekul pelarut, melalui membran, menuju bagian konsentrasi yang lebih besar; dengan cara ini perbedaan konsentrasi dan karenanya juga tekanan osmotik menurun. Selain itu, perbedaan ketinggian h muncul dan akibatnya tekanan hidrostatik yang, tidak seperti osmotik, cenderung mendorong pelarut ke arah bagian yang diencerkan.

Perbedaan ketinggian meningkat dan karenanya juga meningkatkan tekanan hidrostatik ini. Akhirnya tekanan osmotik dan hidrostatik disamakan, menghentikan aliran molekul ke bagian konsentrasi yang lebih besar.

Perbedaan konsentrasi telah berkurang tetapi belum hilang: bagian yang terkonsentrasi tetap lebih terkonsentrasi karena tekanan hidrostatik mencegah tekanan osmotik dari mencapai leveling konsentrasi.

Proses alami osmosis cenderung untuk menyamakan konsentrasi bahan terlarut dalam larutan dengan melewatkan larutan melalui membran tersebut, dan tekanan osmotik adalah jumlah tekanan bahwa sel hidup diberikannya untuk melawan gaya ini.

Tekanan tersebut melindungi komponen bagian dalam sel dari solusi dilusi dan berbahaya yang mungkin lintas membran dan mengganggu aktivitas sel normal atau mitosis.

Seperti banyak gaya alam, osmosis adalah gaya yang mendorong larutan terhadap keadaan kesetimbangan. Ketika larutan dikelilingi oleh selaput tipis mengandung konsentrasi tinggi dari bahan kimia, seperti garam atau gula, daripada larutan yang sama di luar membran, gaya kesetimbangan mendorong seluruh larutan terhadap keadaan konsentrasi seragam bahan kimia.

Proses alami ini sangat penting pada air sebagai bentuk penunjang kehidupan di Bumi, yang memiliki tingkat energi potensial yang menyebabkan itu untuk mencairkan larutan pekat melalui berbagai gaya seperti osmosis dan gravitasi. Kondisi ini disebut sebagai potensial air, dan kemampuan air untuk mengerahkan gaya ini dengan peningkatan volume airnya, yang merupakan bentuk tekanan hidrostatik osmotik.

Meskipun potensial air adalah penyetaraan gaya untuk larutan yang berbeda, kebalikan dari gaya ini dikenal sebagai potensial osmotik, yang merupakan nilai energi potensial yang memiliki tekanan osmotik untuk melawan keadaan kesetimbangan.

Perhitungan untuk menentukan nilai sebenarnya dari tekanan osmotik pertama kali dikerjakan oleh Jacobus Hoff, seorang pemenang Hadiah Nobel kimiawan Belanda akhir abad 19 sampai awal abad ke-20. Ide-idenya kemudian disempurnakan oleh Harmon Morse, seorang ahli kimia AS dari periode waktu yang sama.

Karena proses tekanan osmotik juga dapat dipertimbangkan untuk yang gas dipisahkan oleh sebuah membran semipermeabel, itu mematuhi aturan fisik yang sama sebagai hukum gas ideal. Persamaan tekanan osmotik, karena itu bisa dinyatakan sebagai P = nRT / V, di mana “P” adalah tekanan osmotik dan “n” adalah jumlah zat terlarut atau jumlah mol molekul hadir dalam volume – “V” – dari larutan. Nilai “T” merupakan suhu rata-rata dari solusi dan “R” adalah nilai gas konstan dari 8,314 joule per derajat Kelvin.

Meskipun tekanan osmotik penting dalam biologi seluler untuk hewan dalam hal melindungi sel dari penyusupan oleh zat terlarut kimia yang tidak diinginkan atau larutan eksternal itu sendiri, melayani tujuan yang lebih mendasar dalam tanaman.

Dengan menangkal gaya potensial air, sel-sel tumbuhan memanfaatkan tekanan osmotik untuk mengulurkan tingkat turgidity atau kekakuan untuk menanam dinding sel. Dalam menggabungkan kekuatan ini di antara beberapa sel tanaman, itu memberi tanaman kemampuan untuk menghasilkan batang yang berdiri tegak dan dapat menahan kerusakan dari kekuatan iklim seperti angin dan hujan. Inilah sebabnya mengapa tanaman cenderung layu dan terkulai ketika mereka kekurangan air, seperti dinding sel tidak memiliki cukup tekanan hidrostatik osmotik untuk menahan gaya gravitasi dan kondisi cuaca.

Latihan Soal dan penyelesaian

Satu mol garam meja dilarutkan dalam satu liter air. Pada suhu 27oC, berapakah suhu osmotik larutan ini?

Konsentrasi molar garam meja (natrium klorida) dalam larutan = 1mol/1liter = 1M

Karena garam (NaCl) terurai menjadi dua ion, nilai faktor van’t Hoff di sini adalah 2. Jika 27oC diubah ke skala Kelvin, suhu yang diperlukan menjadi 300K.

Oleh karena itu, tekanan osmotik larutan adalah:

π = (2) * (1 mol.L-1) * (0,0821 atm.L. mol-1.K-1) (300 K)

π = 49,26 atm.

Tekanan osmotik larutan garam 1M adalah 49,26 atmosfer pada suhu 27oC.

Tekanan osmotik larutan kalium klorida (pada 300K) adalah 50 atmosfer. Berapa konsentrasi molar kalium klorida dalam larutan ini?

Mengatur ulang persamaan tekanan osmotik, persamaan berikut dapat diperoleh:

π = iCRT ; C = π/(iRT)

Di sini, nilai i adalah 2 (karena KCl terdisosiasi menjadi dua ion). Jadi, molaritas KCl adalah:

C = (50 atm)/(2)*(0.0821 atm.L.mol-1.K-1)*(300K)

C = 50/49,26 M = 1,015 M

Oleh karena itu, konsentrasi molar kalium klorida dalam larutan adalah 1,015 M.

Related Posts