Tabla de Contenidos
Tekanan osmotik , diwakili oleh huruf Yunani pi ( π ), adalah sifat koligatif larutan yang sesuai dengan tekanan yang harus diterapkan pada larutan untuk menghentikan osmosis . Yang terakhir terdiri dari bagian pelarut melalui membran semipermeabel dari larutan yang lebih encer (atau dari reservoir pelarut murni) ke yang lebih pekat.
Menjadi sifat koligatif, yaitu berasal dari efek kolektif partikel yang membentuk larutan dan bukan dari sifatnya, tekanan osmotik dapat dihitung dari pengetahuan tentang komposisi larutan tersebut. Dengan kata lain, jika kita mengetahui larutan terbuat dari apa dan dalam jumlah berapa semua komponen ditemukan, maka kita dapat menghitung tekanan osmotik.
Pada bagian berikut, disajikan tiga contoh perhitungan tekanan osmotik dalam situasi yang berbeda:
- Dalam larutan dengan zat terlarut molekuler atau tanpa elektrolit.
- Dalam larutan elektrolit.
- Dalam larutan dengan beberapa zat terlarut.
Dalam setiap kasus ini, perhitungan tekanan osmotik didasarkan pada penggunaan persamaan berikut:
di mana π adalah tekanan osmotik, R adalah konstanta gas universal, T adalah suhu absolut dalam Kelvin, dan M adalah konsentrasi molar dari semua partikel terlarut bebas yang ada dalam larutan. Konsentrasi terakhir ini bergantung pada jenis zat terlarut atau zat terlarut yang ada, dan pada dasarnya terdiri dari jumlah konsentrasi semua partikel yang aktif secara osmotik, yaitu partikel yang tidak dapat melewati membran semipermeabel.
Dalam kasus zat terlarut molekul netral, yaitu zat yang bukan elektrolit, M hanyalah molaritasnya. Namun, dalam kasus elektrolit, M menunjukkan jumlah konsentrasi ion yang terbentuk melalui disosiasi dan molekul yang tetap tidak terdisosiasi.
Karena konsentrasi ion dan molekul tak terdisosiasi bergantung pada derajat disosiasi, dan ini ditentukan oleh tetapan disosiasi dan oleh konsentrasi awal atau analitis zat terlarut, maka konsentrasi total partikel yang aktif secara osmotik dapat dihubungkan dengan konsentrasi awal dengan mengalikan dengan faktor yang dikenal sebagai faktor van’t Hoff, i, yang diberikan oleh:
Faktor ini dapat ditentukan dengan berbagai cara tergantung pada jenis zat terlarut yang dimaksud:
- Untuk elektrolit kuat, yang terdisosiasi sempurna, faktor van’t Hoff sama dengan jumlah total ion yang terdisosiasi, terlepas dari muatan listriknya.
- Untuk elektrolit lemah, faktor ini dapat ditentukan dari konstanta disosiasi, tetapi juga ditabulasikan untuk zat terlarut yang berbeda pada temperatur yang berbeda, yang lebih praktis.
- Dalam kasus zat terlarut non-elektrolit atau zat terlarut molekuler, faktornya hanya 1.
Mengalikan molaritas atau konsentrasi analitik elektrolit dengan faktor ini menghasilkan konsentrasi sebenarnya dari partikel aktif osmotik yang ada dalam larutan, sehingga tekanan osmotik tetap:
Langkah Menghitung Tekanan Osmotik
Perhitungan tekanan osmotik larutan apa pun dapat diringkas dalam langkah-langkah berikut:
- Langkah 1: Ekstrak data dari pernyataan dan lakukan transformasi unit yang diperlukan.
- Langkah 2: Tentukan jenis zat terlarut atau zat terlarut dan nilai koefisien atau faktor van’t Hoff.
- Langkah 3: Hitung molaritas awal atau konsentrasi molar zat terlarut.
- Langkah 4: Gunakan rumus untuk menghitung tekanan osmotik.
Selanjutnya, diperlihatkan bagaimana mengikuti langkah-langkah berikut untuk menghitung tekanan osmotik dalam tiga situasi yang disebutkan di atas.
Kasus 1: Perhitungan tekanan osmotik larutan non-elektrolit
penyataan
Tentukan tekanan osmotik pada 25,0 °C larutan yang mengandung 30,0 g glukosa (C 6 H 12 O 6 ) yang dilarutkan dalam air secukupnya untuk membuat 150,0 mL larutan.
Langkah #1: Ekstrak data dari pernyataan dan lakukan transformasi unit yang diperlukan.
Dalam hal ini, suhu, massa zat terlarut, dan volume larutan diberikan. Suhu harus diubah menjadi Kelvin dan volume menjadi liter (karena molaritas akan dihitung).
Juga, kecuali kita sudah memiliki jumlah molnya, kita selalu membutuhkan massa molar zat terlarut:
Langkah 2: Tentukan jenis zat terlarut atau zat terlarut dan nilai koefisien atau faktor van’t Hoff.
Glukosa adalah senyawa molekul netral, yang berarti non-elektrolit (tidak berdisosiasi dalam larutan). Oleh karena itu, faktor van’t Hoff-nya sama dengan 1.
Langkah 3: Hitung molaritas awal atau konsentrasi molar zat terlarut.
Karena kita memiliki massa zat terlarut, volume larutan, dan massa molar zat terlarut, kita hanya perlu menggunakan rumus molaritas:
Langkah #4: Gunakan rumus untuk menghitung tekanan osmotik.
Kami sekarang memiliki semua yang kami butuhkan untuk menghitung tekanan osmotik. Bergantung pada satuan di mana kita ingin menghitung tekanan, kita dapat menggunakan nilai konstanta gas ideal yang berbeda. Untuk sebagian besar perhitungan yang dilakukan dalam kimia dan biologi, tekanan ini dihitung dalam atmosfer, sehingga konstanta gas ideal digunakan dalam satuan ini, yaitu 0,08206 atm.L/ mol.K:
Kasus 2: Perhitungan tekanan osmotik larutan elektrolit
penyataan
Tentukan tekanan osmotik pada 37,0 °C larutan yang mengandung 0,900 g natrium klorida (NaCl) per 100,0 mL larutan.
Langkah 1: Ekstrak data dari pernyataan dan lakukan transformasi unit yang diperlukan.
Dalam hal ini, suhu, massa zat terlarut, dan volume larutan diberikan lagi. Sekali lagi, suhu harus diubah menjadi Kelvin dan volume menjadi liter dan massa molar zat terlarut harus dihitung:
Langkah 2: Tentukan jenis zat terlarut atau zat terlarut dan nilai koefisien atau faktor van’t Hoff.
Natrium klorida adalah elektrolit kuat yang sepenuhnya terdisosiasi dalam larutan air. Reaksi disosiasi adalah:
Seperti dapat dilihat, setiap unit formula NaCl memunculkan dua ion, kation natrium dan anion choride, dan tidak ada unit NaCl yang tidak terdisosiasi yang tersisa. Oleh karena itu, untuk zat terlarut ini, koefisien atau faktor van’t Hoff memiliki nilai 2.
Langkah #3: Hitung molaritas awal atau konsentrasi molar zat terlarut.
Seperti pada kasus sebelumnya, kita memiliki massa zat terlarut, volume larutan dan massa molar zat terlarut, sehingga molaritas diberikan oleh:
Langkah #4: Gunakan rumus untuk menghitung tekanan osmotik.
Langkah ini dilakukan dengan cara yang sama seperti sebelumnya. Sekali lagi, kami akan menghitung tekanan osmotik di atmosfer:
Kasus 3: Perhitungan tekanan osmotik suatu larutan dengan beberapa zat terlarut
penyataan
Tentukan tekanan osmotik pada suhu tubuh rata-rata 37°C larutan Ringer laktat yang memiliki komposisi sebagai berikut:
102,7 mM natrium klorida
27,8 mM natrium laktat (NaC 3 H 5 O 3 )
5,4 mM kalium klorida
1,8 mM kalsium klorida dihidrat.
Ini adalah contoh penting untuk menghitung tekanan osmotik, karena sera seperti larutan Ringer laktat yang dikutip di atas harus disiapkan dengan tekanan osmotik tertentu. Beberapa diatur untuk memiliki tekanan osmotik yang sama dengan serum darah, sementara yang lain diatur untuk memiliki tekanan osmotik yang lebih tinggi atau lebih rendah, tergantung pada kondisi pasien.
Langkah 1: Ekstrak data dari pernyataan dan lakukan transformasi unit yang diperlukan.
Dalam hal ini, kami memiliki solusi dengan empat zat terlarut yang berbeda. Konsentrasi zat terlarut diberikan secara langsung, tetapi dalam satuan mM (milimolar) sehingga harus diubah menjadi molaritas. Suhu juga disediakan, yang harus diubah menjadi Kelvin. Transformasi pertama dilakukan dengan membaginya dengan 1000.
Langkah 2: Tentukan jenis zat terlarut atau zat terlarut dan nilai koefisien atau faktor van’t Hoff.
Natrium klorida, natrium laktat, dan kalium klorida adalah elektrolit kuat yang berdisosiasi membentuk 2 ion masing-masing, sehingga koefisien van’t Hoff sama dengan 2.
Dalam kasus kalsium klorida, reaksi disosiasi adalah:
Jika terdisosiasi sempurna, total 3 ion akan dihasilkan, memberikan faktor van’t Hoff 3. Namun, telah ditentukan secara eksperimental bahwa zat terlarut ini tidak sepenuhnya terdisosiasi, dan memiliki faktor kurang dari 2, 7.
Langkah 3: Hitung molaritas awal atau konsentrasi molar zat terlarut.
Langkah ini tidak diperlukan untuk soal ini karena pernyataan tersebut memberikan semua konsentrasi yang diperlukan.
Langkah 4: Gunakan rumus untuk menghitung tekanan osmotik.
Ketika ada beberapa zat terlarut, tekanan osmotik total sesuai dengan jumlah kontribusi masing-masing. Ini dapat diringkas sebagai berikut:
di mana jumlahnya adalah semua zat terlarut yang ada, baik elektrolit maupun non-elektrolit. Hasil dari penjumlahan ini adalah apa yang umumnya dikenal sebagai osmolaritas larutan, yaitu konsentrasi total semua partikel yang aktif secara osmotik.
Karena kita sudah memiliki semua data yang diperlukan, semuanya tinggal menerapkan rumus ini untuk menghitung tekanan osmotik:
Referensi
Brown, T. (2021). Kimia: Sains Pusat (edisi ke-11). London, Inggris: Pearson Education.
Castro, S. (2019, 22 Februari). Formula tekanan osmotik dan latihan yang diselesaikan. Diperoleh dari https://www.profesor10demates.com/2018/12/presion-osmotica-formula-y-ejercicios-resueltos.html
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Kimia (edisi ke-10). Kota New York, NY: MCGRAW-HILL.
Yayasan Pelatihan Kesehatan dan Penelitian Wilayah Murcia. (td). 2.-Prinsip dasar osmosis dan tekanan osmotik. Perhitungan osmolalitas plasma (OSMP). Diambil dari http://www.ffis.es/volviendoalobasico/2principios_bsicos_de_la_smosis_y_la_presin_onctica_clculo_de_la_osmolalidad_plasmtica_osmp.html
Muda. (td). Elektrolit: Faktor van’t Hoff | Protokol (Diterjemahkan ke bahasa Spanyol). Diperoleh dari https://www.jove.com/science-education/11371/electrolitos-factor-de-van-t-hoff?language=Spanish
Tabazz, U. (2012, 20 September). Elektrokimia. Diperoleh dari https://www.slideshare.net/utabazz/electroquimica-14366482
