Osmosis
Osmosis adalah perpindahan netto pelarut melalui membran yang jauh lebih permeabel terhadap pelarut daripada zat terlarut. Arahnya ditentukan oleh potensial kimia pelarut, bukan oleh gaya misterius yang “menarik air menuju garam”.
Membran semipermeabel menciptakan kondisi osmosis
Jika zat terlarut tidak dapat menembus membran tetapi pelarut dapat, kedua komponen tidak bisa bercampur melalui difusi bebas biasa. Pelarut cenderung bergerak netto ke sisi dengan potensial kimia lebih rendah; untuk larutan encer pada suhu dan tekanan sama, biasanya sisi dengan konsentrasi partikel zat terlarut lebih tinggi. Jika zat terlarut juga cepat menembus membran, persoalannya berubah menjadi difusi biasa.
Tekanan osmotik menyeimbangkan kecenderungan aliran
π = iMRT
Untuk larutan encer ideal berlaku π=iMRT. π adalah tekanan tambahan yang harus diberikan pada sisi larutan untuk menghentikan masuknya pelarut secara netto; M adalah molaritas, T suhu absolut, dan i memperkirakan jumlah partikel zat terlarut efektif per satuan formula. Perbedaan tekanan menyeimbangkan perbedaan potensial kimia pelarut; membran tidak menghasilkan gaya tarik khusus.
Penjelajah tekanan osmotik
Tonisitas adalah aplikasi biologis, bukan sinonim
Pada sel, yang menentukan adalah zat terlarut mana yang dapat menembus membran pada skala waktu yang relevan. Larutan bisa iso-osmotik tetapi tidak isotonik jika zat terlarutnya cepat memasuki sel. Karena itu istilah hipotonik, isotonik, dan hipertonik bergantung pada permeabilitas membran selain konsentrasi total.
Larutan nyata menyimpang dari rumus ideal
Persamaan van ’t Hoff paling sesuai untuk larutan encer. Ion elektrolit saling berinteraksi, molekul dapat berasosiasi, dan membran nyata tidak pernah selektif sempurna. Pada konsentrasi lebih tinggi diperlukan aktivitas atau koefisien osmotik alih-alih hitungan partikel sederhana. Osmosis balik menggunakan tekanan luar yang lebih besar dari π untuk mendorong pelarut berlawanan dengan arah osmosis spontan.
Contoh perhitungan
1. Tekanan osmotik sukrosa
Penyelesaian
Untuk sukrosa 0,20 M pada 298 K dengan i≈1, π≈(0,20)(0,08206)(298)=4,89 atm.
2. Perbandingan NaCl ideal
Penyelesaian
Pada M dan T yang sama, NaCl ideal dengan i≈2 memberi tekanan osmotik kira-kira dua kali nonelektrolit, walaupun larutan ion nyata menyimpang karena interaksi ion.
3. Osmosis balik
Penyelesaian
Jika larutan memiliki π=25 bar, pemberian 30 bar pada sisi larutan melampaui π sehingga aliran netto pelarut dapat dibalik.