Definisi osmosis
Osmosis adalah bagian spontan dari pelarut (yang dalam sistem air biasanya air), dari larutan di mana zat terlarut lebih diencerkan dengan pelarut yang lebih terkonsentrasi; gerakan ini - yang terjadi melalui membran semipermeabel - berlanjut hingga situasi kesetimbangan tercapai, di mana kedua solusi memperoleh dan mempertahankan konsentrasi yang sama.
Contoh praktis
Untuk lebih memperjelas konsep osmosis, mari kita bayangkan memiliki bejana dibagi menjadi dua kompartemen dengan volume yang sama (A dan B) dari membran semipermeabel (yaitu, hanya dapat ditembus oleh pelarut - dalam hal ini air - dan bukan pada zat terlarut). Dalam kompartemen A ada larutan encer di mana satu sendok makan glukosa dilarutkan, sementara di bagian B kami memiliki larutan berair dengan volume yang sama di mana tiga sendok makan glukosa dilarutkan (oleh karena itu lebih terkonsentrasi). Perbedaan ini menciptakan gradien konsentrasi untuk glukosa di sisi membran dan, karena gula ini tidak dapat melewatinya, keseimbangan dicapai dengan aliran air dari kompartemen A (di mana glukosa paling terdilusi) ke kompartemen B (di mana itu paling banyak). Jika Anda lebih suka, dapat juga dikatakan bahwa air melewati osmosis dari larutan yang lebih terkonsentrasi (A) hingga yang kurang terkonsentrasi (B).
Mengikuti aliran ini, level air dalam B meningkat dan menurun pada A, menciptakan perbedaan level tertentu di antara keduanya. Fenomena ini berakhir ketika dua solusi mencapai konsentrasi yang sama, kemudian menjaganya tetap konstan.
Solusi hipotonik, isotonik dan hipertonik
Mengambil dua larutan dengan konsentrasi molar berbeda (jumlah partikel berbeda yang terlarut di dalamnya), larutan dengan konsentrasi molar dan konsentrasi hipertonik terendah didefinisikan sebagai hipotonik. Dua solusi sebaliknya isotonik (atau equimolar) ketika mereka memiliki konsentrasi yang sama.
Dalam contoh yang baru saja diberikan, solusi B adalah hipertonik (oleh karena itu mengandung lebih banyak zat terlarut) daripada yang lain (hipotonik didefinisikan); oleh karena itu, dalam kondisi normal, pelarut bergerak secara osmosis dari larutan hipotonik ke larutan hipertonik. Kami berbicara tentang kondisi standar karena, dengan bermain-main dengan hukum fisika, adalah mungkin untuk membatalkan konsep osmosis dan mendukung jalannya pelarut dari konsentrasi paling encer ke konsentrasi terkonsentrasi (reverse osmosis).
Tekanan osmotik dan osmosis balik
Seperti yang diungkapkan sejauh ini, aliran bersih pelarut - yang dihasilkan oleh osmosis - berlanjut hingga dua larutan mencapai konsentrasi yang sama. Nah, gerakan ini bisa dilawan, dihentikan, atau bahkan dibalik dengan memberikan tekanan ke kompartemen dengan konsentrasi tertinggi.
Dalam contoh sebelumnya cukup untuk menempatkan piston di kompartemen B (yang kita ingat memiliki konsentrasi lebih tinggi), dan mendorongnya ke bawah dengan kekuatan tertentu, untuk mendukung aliran air ke arah A; dalam hal ini kita berbicara tentang reverse osmosis.
Tekanan osmotik adalah tekanan yang persis berlawanan dengan bagian pelarut melalui membran semipermeabel; akibatnya itu adalah tekanan yang diperlukan untuk melawan osmosis.
Menurut apa yang telah dikatakan sejauh ini, dua larutan isotonik memiliki tekanan osmotik yang sama; untuk menggarisbawahi, oleh karena itu, bahwa tekanan osmotik tergantung secara eksklusif pada jumlah partikel yang ada dalam larutan dan bukan pada sifatnya.
Osmosis dan tubuh manusia
Selaput plasma yang mengelilingi sel-sel tubuh manusia, pada kenyataannya, adalah selaput semi-permeabel, yang memungkinkan jalur langsung, melalui osmosis, molekul kecil (seperti air dan urea), tetapi tidak dari mereka yang memiliki berat molekul lebih besar (seperti protein, asam amino dan gula). Keseimbangan osmotik dalam cairan tubuh karena itu penting untuk menjamin sel-sel lingkungan yang optimal untuk hidup.
Jika kita mengambil sel seperti sel darah merah dan merendamnya dalam larutan hipotonik, ini - dengan osmosis - mengalami pembengkakan (diberikan oleh masuknya air), yang bahkan dapat membuatnya meledak. Sebaliknya, jika direndam dalam larutan hipertonik, sel menderita, karena aliran air ke luar, dehidrasi parah yang membuatnya keriput. Untungnya, dalam organisme manusia sel-sel direndam dalam larutan isotonik sehubungan dengan lingkungan internal mereka, dan berbagai sistem ada untuk mempertahankan cairan ini dalam kesetimbangan osmotik.
Tekanan osmotik dan pengawetan makanan
Mari kita berpikir sejenak tentang selai buatan sendiri ... gula ditambahkan berlimpah tidak hanya untuk meningkatkan rasanya, tetapi juga dan terutama untuk meningkatkan daya simpannya. Namun, gula merupakan elemen penting dalam kehidupan banyak mikroorganisme yang terlibat dalam degradasi produk. Kontradiksi yang tampak ini dihilangkan dari konsep osmosis.
