Istilah osmosis sering kita dengar dalam konteks yang berkaitan dengan teknologi - seperti teknologi penyaringan dan pemurnian air. Istilah ini sering digunakan untuk promosi sehingga seolah-olah prosesnya menggunakan suatu teknologi baru dan menakjubkan; sangat meyakinkan.
Osmosis memang menakjubkan, namun bukan pada prosesnya melainkan hasilnya. Akan tetapi, osmosis bukan lah penemuan yang baru; alam ini dan tubuh kita sendiri sebenarnya telah mengalami osmosis sejak awal keberadaannya.
| Sekilas tentang Osmosis | |
|---|---|
| Osmosis dan difusi adalah dua hal yang mirip; | osmosis ditandai dengan adanya suatu pembatas permeabel |
| Osmosis memiliki peran yang sangat penting dalam fungsi biologis: | air masuk dan keluar dari sel daun dengan cara osmosis |
| Ada dua faktor utama yang memengaruhi osmosis: | gradien konsentrasi dan tekanan osmotik |
| Fungsi utama osmosis adalah: | Menyeimbangkan konsentrasi zat terlarut yang terpisah oleh sebuah penghalang semipermeabel |
Osmosis adalah sebuah proses yang sangat penting dalam dunia sains, terutama biologi. Kita akan melihat osmosis secara umum terlebih dahulu kemudian memfokuskan pembahasan kita pada bidang biologi, dan terakhir kita akan membahas perbedaan antara difusi dan osmosis.
Apa itu Osmosis?
Secara umum, osmosis adalah sebuah proses penyeimbangan konsentrasi zat terlarut di kedua sisi sebuah penghalang semipermeabel
Apabila di satu sisi konsentrasi larutannya tinggi, artinya di sana terdapat sedikit air. Adapun jika di satu sisi sebuah penghalang semipermeabel konsentrasi zat terlarutnya rendah, maka potensi kadar airnya lebih tinggi, lantas molekul air akan melewati penghalang tersebut untuk membuat konsentrasi larutan di kedua sisi menjadi seimbang.
Perlu diketahui bahwa osmosis banyak digunakan pada proses manufaktur dan berbagai aspek kehidupan lainnya; bahkan tidak jarang juga digunakan pada studi dan terapan kimia. Proses-proses osmotik tersebut seringkali menggunakan pelarut dan zat terlarut - itulah kenapa istilah-istilah ini sering muncul pada penjelasan awal di atas.
Dalam biologi, osmosis diartikan sebagai perpindahan molekul air melalui membran sel.
Kita akan fokus pada konteks biologi sebentar lagi; sekarang, kita lanjutkan pembahasan osmosis secara umum terlebih dahulu; yaitu tentang istilah-istilah khusus yang terkait dengan fenomena ini.
- tekanan osmotik: tekanan minimal yang dibutuhkan untuk mencegah aliran masuk melalui membran semipermeabel.
- gradien osmotik: perbedaan konsentrasi dua larutan di kedua sisi membran
- tekanan turgor: gaya yang menekan membran plasma di dalam sel ke arah dinding sel
- hipotonik: sel mengalami kenaikan molekuk air
- isotonik: tidak ada pergerakan air melintasi membran
- hipertonik: sel mengalami penurunan molekul air
- plasmolisis: keadaan sel saat dalam keadaan hipertonik
- flaskid: keadaan sel saat dalam keadaan isotonik
- turgid: keadaan sel saat dalam keadaan hipotonik
Setelah memahami istilah-istilah di atas, sebelum kita membahas struktur sel tumbuhan dan hewan yang memungkinkan terjadinya osmosis, kita akan membahas faktor-faktor yang dapat memengaruhi osmosis terlebih dahulu.
Faktor-Faktor yang Memengaruhi Osmosis
Ada dua faktor utama yang dapat memengaruhi proses osmosis: gradien konsentrasi - yang juga disebut dengan gradien osmotik, dan tekanan osmotik. Kedua faktor tersebut sudah dijelaskan dengan singkat di atas; sekarang akan kita bahas lebih dalam lagi.
Gradien Konsentrasi
Gradien konsentrasi berkaitan dengan konsentrasi partikel yang terlarut dalam sebuah larutan; lebih jelasnya perbedaan persentase konsentrasi. Kondisi ini bisa terjadi ketika konsentrasi zat terlarut di satu sisi membran semipermeabel lebih pekat dibandingkan yang ada pada sisi satunya lagi.
Bayangkan saja saat Anda memasukkan sejumput garam ke dalam segelas air. Di titik dimana Anda meletakkan garam, di situlah gradien konsentrasinya lebih tinggi dibanding titik lainnya dari air tersebut, dan ketika garam tersebut tenggelam ke dasar gelas, di situlah titik dengan konsentrasi tertinggi. Kemudian saat Anda mengaduk garam tersebut, molekulnya pun lantas akan menyebar hingga akhirnya merata pada air tersebut.
Pada kondisi ini, larutan tersebut dikatakan sudah mencapai ekuilibrium.
Sel memanfaatkan gradien konsentrasi untuk memindahkan suatu zat ke dalam dan keluar sel. Energi yang tersimpan dalam gradien konsentrasi digunakan untuk tujuan tersebut.
Contoh yang paling jelas dalam hal ini adalah proses bernapas.
Oksigen bekerja dengan prinsip gradien konsentrasi, sebagaimana zat terlarut. Oksigen berdifusi dari area dengan konsentrasi rendah menuju area dengan konsentrasi tinggi. Dengan cara itu, ketika oksigen menuju paru-paru kita, sel darah kita memperoleh oksigen. Kemudian, saat sel-sel tersebut melewati tubuh kita, mereka akan kehilangan kandungan oksigennya; gas tersebut kembali berdifusi dari area dengan konsentrasi tinggi (sel) ke area dengan konsentrasi rendah – organ dan jaringan kita.
Temukan guru Biologi di Superprof.
Tekanan Osmotik
Sederhananya, tekanan osmotik adalah seberapa keras air harus menekan untuk dapat melalui sebuah penghalang semi permeabel. Tekanan ini dapat dipengaruhi oleh konsentrasi zar terlarut; air akan berusaha lebih keras untuk mengakses area dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi.
Tentu saja, air tidak memiliki kehendak sendiri atau pengetahuan mengenai gradien konsentrasi; air hanya mengikuti hukum alam yang menentukan distribusi zat secara acak.
Rumus untuk menghitung tekanan osmotik adalah π = MRT
Memang di dalam rumus tersebut terdapat simbol Pi, namun dalam konteks ini simbol tersebut tidak merepresentasikan nilai Pi sebagaimana yang kita kenal. Para ahli kimia bersepakat untuk menggunakan simbol tersebut untuk merepresentasikan tekanan osmotik. Dalam konteks ini, menghitung π sama saja seperti menghitung X dalam persamaan aljabar lainnya secara umum.
Adapun di satu sisi persamaan tersebut, kita dapat melihat M (konsentrasi molar atau molaritas), R (tetapan gas), dan T (suhu [Kelvin]). Mungkin Anda tidak akan menghadapi kondisi di mana Anda harus menghitung tekanan osmotik, tapi yang jelas Anda membutuhkan setidaknya satu contoh untuk menggambarkan konsep tersebut.
Untuk itu, kita harus mengulas sedikit tentang biologi sel...
Osmosis dalam Biologi
Pernah kah Anda pergi berlibur, dan sepulang dari liburan tersebut Anda menemukan semua tanaman Anda layu? Tapi kemudian setelah diairi, semua tanaman tersebut kembali segar...di situlah tekanan osmotik terjadi.
Tumbuhan mempertahankan bentuknya dengan tekanan osmotik; air seolah ‘memompa’ sel pada tumbuhan sehingga sel tersebut mendapatkan ruang yang cukup untuk kembali berfungsi dengan baik. Tanaman yang terairi dengan cukup dengan daun yang hijau dan batang yang sehat berada dalam kondisi isotonik; adapun yang layu sedang berada dalam kondisi hipertonik - hanya ada sedikit air di dalam selnya dan konsentrasi zat terlarutnya terlalu tinggi.
Saat Anda mengalami dehidrasi, sel-sel dalam tubuh Anda akan mengalami hal serupa: molekul air dari otot dan organ lainnya akan mengalir ke dalam sel darah Anda secara osmosis karena sel-sel darah tersebut sedang dalam kondisi hipertonik. Hal ini menyebabkan konsentrasi zat terlarut menjadi tinggi di dalam sel-sel tersebut, dan kondisi ini dapat mengganggu fungsinya.
Untuk dapat memahami konsep ini dengan lebih baik, dibutuhkan pengetahuan tentang fungsi struktur sel.
Berbeda dengan mengairi tanaman, kita tidak bisa serta merta meminum air sebanyak mungkin dan mengharapkan hasil yang instan; bahkan efeknya bisa berbahaya. Dibutuhkan rehidrasi secara perlahan agar sel-sel kita memiliki waktu yang cukup untuk beradaptasi terhadap tekanan osmotik.
Temukan guru online Biologi di Superprof.
Percobaan Osmosis dengan Kentang
Anda dapat melakukan percobaan efek osmosis yang seru hanya dengan bermodal irisan (atau potongan berbentuk silinder) kentang atau bit dan air yang memiliki kadar gula atau garam yang berbeda-beda.
Untuk itu, Anda membutuhkan beberapa tabung reaksi - satu berisi air saja, dan yang lainnya berisi garam atau gula dengan kadar yang berbeda-beda. Air yang tidak dicampur apa-apa berfungsi sebagai kontrol; sisanya akan menunjukkan kecepatan air keluar dari potongan kentang atau bit yang sudah Anda masukkan.
Semakin tinggi konsentrasi garam atau gula di dalam air, maka semakin cepat kentang tersebut akan ‘mengempis’. Di akhir, akan terlihat potongan kentang yang sudah Anda rendam menjadi berkerut, dan jika kentang tersebut Anda keluarkan dari tabung dan Anda timbang, maka akan terlihat berat dari kentang tersebut juga akan berkurang.
Untuk melakukan percobaan ini, Anda perlu membuat beberapa potongan kentang dan mengeringkannya. Siapkan tabung reaksi Anda, berikan catatan keterangan presentase konsentrasi zat terlarut pada masing-masing tabung. Ada baiknya juga mempersiapkan sebuah lembar observasi yang berisi tabel untuk mencatat pengamatan Anda.
Biarkan potongan kentang atau bit yang sudah Anda keringkan tadi terendam di dalam setiap tabung selama 20 menit, kemudian keluarkan, keringkan dan timbang beratnya. Bagaimana hasilnya?
Sekali coba saja sudah cukup untuk percobaan ini; untuk hasil yang benar-benar ilmiah, tentu Anda harus mengulangi percobaan tersebut untuk melihat apakah hasilnya sama. Dengan begitu Anda sudah mendapatkan bukti yang kuat bahwa air di dalam sel kentang sudah berpindah ke dalam larutan untuk mencapai keseimbangan.
Perbedaan Antara Difusi dan Osmosis
Saat membuka-buka buku paket biologi Anda, bisa jadi Anda mendapati istilah ‘difusi’ dan ‘osmosis’ sering digunakan. Kalau hal itu lantas membuat Anda bingung membedakan antara difusu dan osmosis, tenang saja, Anda tidak sendiri. Tidak sedikit orang yang bingung mengenai perbedaan antara difusi dan osmosis.
Pada prinsipnya, keduanya memiliki kesamaan: menyeimbangkan konsentrasi zat terlarut. Akan tetapi, jika difusi bisa terjadi dalam segala kondisi, osmosis hanya bisa terjadi ketika ada sebuah penghalang semipermeabel yang harus diseberangi.
Selain keberadaan sebuah membran, perbedaan utama lainnya antara difusi dan osmosis adalah pada osmosis, hanya air yang bergerak melewati membran tersebut. Pada difusi, baik zat terlarut maupun pelarutnya sama-sama bergerak untuk menyeimbangkan gradien konsentrasi.
Perlu diingat bahwa di bidang lainnya, baik di luar maupun dalam bidang sains, osmosis terjadi dengan bantuan zat terlarut lainnya. Khusus pada bidang biologi, zat terlarut yang ada hanya air.
Osmosis bisa dikatakan sebagai satu jenis difusi, yaitu jenis yang membutuhkan keberadaan sebuah membran semipermeabel yang hanya bisa dilewati oleh zat terlarut.
Ada banyak hal yang menarik untuk diketahui dari difusi, manfaatnya bagi organisme, cara kerjanya pada tumbuhan dan hewan, dan faktor-faktor yang memengaruhi difusi.
Semuanya dibahas di dalam artikel yang berbeda...
Apa Anda menyukai artikel ini? Berikan penilaian Anda
Loading...
