Rumus Tekanan Osmotik (π), Osmosis, Larutan Hipertonik, Isotonik, Hipotonik, Membran Semipermiabel, Contoh Soal, Praktikum

Rumus Tekanan Osmotik (π), Osmosis, Larutan Hipertonik, Isotonik, Hipotonik, Membran Semipermiabel, Contoh Soal, Praktikum - Pernahkah kamu sakit dan dirawat di rumah sakit? Adakalanya seorang pasien di rumah sakit harus diberi cairan infus. Sebenarnya apakah cairan infus tersebut? Larutan yang dimasukkan ke dalam tubuh pasien 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 infus ini pada dasarnya adalah tekanan osmotik. Tekanan di sini adalah tekanan yang harus diberikan pada suatu larutan untuk mencegah masuknya molekul-molekul solut melalui membran yang semipermiabel dari pelarut murni ke larutan.

Sebenarnya apakah osmosis itu? Cairan murni atau larutan encer akan bergerak menembus membran atau rintangan untuk mencapai larutan yang lebih pekat. Inilah yang dinamakan osmosis. Membran atau rintangan ini disebut membran semipermiabel.

Untuk lebih memahami prinsip tekanan osmotik, lakukan percobaan berikut ini.

1. Percobaan / Praktikum Tekanan Osmotik

A. Tujuan

Mempelajari tekanan osmotik.

B. Alat dan Bahan

- Tabung osmotik

- Gelas kimia 400 mL

- Plastik selafon (dari bungkus rokok)

- Aquades

- Larutan sirop berwarna merah

C. Cara Kerja

1. Masukkan aquades ke dalam gelas kimia 400 mL hingga 3/4 tinggi gelas.
2. Isi tabung osmotik dengan sirop merah dan tutup tabung dengan plastik.
3. Masukkan tabung osmotik ke dalam gelas kimia yang berisi aquades tadi.
4. Amati dan catat perubahan yang terjadi!

D. Hasil Percobaan

1. Perubahan warna aquades dalam gelas kimia = ....
2. Perubahan warna sirop dalam tabung osmotik = ....

E. Analisa Data

1. Bagaimana proses osmotik yang terjadi pada percobaan ini?
2. Apakah kesimpulan dari percobaan ini?

Pada proses osmosis, air mengalir melalui membran semipermiabel masuk ke dalam larutan sirup, mengencerkan larutan. Molekul sirop tidak dapat melalui membran. Jadi air yang berada di luar tabung osmotik tetap murni.

Tekanan osmotik termasuk dalam sifat-sifat koligatif karena besarnya hanya tergantung pada jumlah partikel zat terlarut. J. H. Vant Hoff menemukan hubungan antara tekanan osmotik larutan-larutan encer dengan persamaan gas ideal, yang dituliskan seperti berikut:

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. Tekanan osmotik larutan berbanding lurus dengan konsentrasi molar zat. Dalam bentuk persamaan dapat ditulis sebagai berikut. [2]

π ≈ M atau π = k M ............ (1)

k adalah tetapan kesetaraan yang bergantung pada suhu. Untuk larutan encer harga k sama dengan RT, di mana 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.

πV = nRT ............ (2)

Keterangan :

π = tekanan osmotik

V = volume larutan (L)

n = jumlah mol zat terlarut

R = tetapan gas (0,082 L atm mol^-1 K^-1)

T = suhu mutlak (K)

Gambar 1. Proses osmosis (Microsoft Student 2006)

Membran semipermeabel adalah sejenis plastik berpori yang hanya dapat dilalui oleh molekul-molekul kecil seperti air.

Persamaan (2) dapat juga dituliskan seperti berikut.

π =  RT ............ (3)

Ingat bahwa n/V merupakan kemolaran larutan (M), sehingga persamaan (3) dapat diubah menjadi :

π = MRT ............ (4)

Contoh Soal 1 :

Seorang pasien memerlukan larutan infus glukosa. Bila kemolaran cairan tersebut 0,3 molar pada suhu tubuh 37 °C, tentukan tekanan osmotiknya! (R = 0,082 L atm mol^-1 K^-1)

Penyelesaian:

Diketahui : 

M = 0,3 mol L^-1

T = 37 °C + 273 = 310 K

R = 0,082 L atm mol^-1 K^-1

Ditanya : π ...?

Jawaban : 

π = 0,3 mol L^-1 x 0,082 L atm mol^-1 K^-1 x 310 K = 7,626 L

Dalam sistem analisis, dikenal larutan hipertonik yaitu larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut tinggi, larutan isotonik yaitu dua larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut sama, dan larutan hipotonik yaitu larutan dengan konsentrasi terlarut rendah. Air kelapa merupakan contoh larutan isotonik alami. 

Secara ilmiah, air kelapa muda mempunyai komposisi mineral dan gula yang sempurna sehinggga memiliki kesetimbangan elektrolit yang nyaris sempurna setara dengan cairan tubuh manusia.

Proses osmosis juga terjadi pada sel hidup di alam. Contoh bintang laut dan kepiting memiliki cairan sel yang bersifat isotonik dengan lingkungannya. Jika cairan sel bersifat hipotonik maka sel tersebut akan mendapatkan banyak air. Tetapi jika sel berada pada larutan hipertonik maka sel akan kehilangan banyak molekul air.

Gambar 2. Proses tekanan osmosis pada larutan urea 10% dan 5%. (Ilustrasi : Haryana) [1]

Dengan diketahuinya tekanan osmotik suatu larutan maka massa molekul relatif dari zat terlarut dapat ditentukan. Hal ini dilakukan dengan cara menata ulang persamaan tekanan osmotik menjadi: [2]

Mr =  RT

Contoh Soal 2 : [1]

Sebanyak 3 gram urea (M_r = 60) dilarutkan dalam air hingga volume larutan 500 mL. Hitunglah tekanan osmotik larutan pada suhu 27 °C!

Pembahasan :

π = M . R . T =  R . T

π =  . 0,082 L atm mol^-1 K^-1 . 300 K

π = 0,1 . 0,082 . 300 atm

π = 2,46 atm

2. Penerapan Tekanan Osmotik dan Osmosis [1]

Selain menggunakan penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih dan penurunan titik beku, pengukuran tekanan osmosis juga dapat digunakan untuk menentukan massa molekul relatif (M_r) suatu senyawa. Untuk larutan yang sangat encer, pengukuran tekanan osmotik lebih akurat dibanding pengukuran titik didih atau titik beku sehingga penentuan massa molekul relatif dengan mengukur tekanan osmotik akan lebih teliti. Peristiwa osmosis dapat dimanfaatkan untuk penyediaan cairan infus dan industri pengolahan air laut menjadi air tawar dengan osmosis balik.

Gambar 3. Alat untuk mengukur tekanan osmosis. [1]

Contoh Soal 3 : [1]

Sebanyak 17,1 gram suatu zat non elektrolit dilarutkan dalam air hingga volume larutan 1 liter. Ternyata pada suhu 27 °C larutan yang terjadi memiliki tekanan osmotik sebesar 1,23 atm. Berapakah massa molekul relatif zat tersebut?

Penyelesaian :

π = M . R . T

1,23 = M . 0,082 . 300

M =  = 0,05 M

M = 

0,05 = 

M_r = 

M_r = 342