Contoh Soal dan Pembahasan Osmosis
Osmosis merupakan fenomena penting dalam biologi yang melibatkan perpindahan molekul pelarut, biasanya air, melalui membran semipermeabel dari konsentrasi yang rendah ke konsentrasi yang tinggi. Memahami prinsip osmosis sangat penting terutama bagi pelajar biologi, karena memiliki aplikasi nyata dalam berbagai proses kehidupan. Berikut ini adalah beberapa contoh soal beserta pembahasan yang dapat membantu Anda memahami konsep osmosis.
Soal 1: Difusi dan Osmosis dalam Sel Tumbuhan
Soal:
Dalam suatu eksperimen, sekelompok sel tumbuhan ditempatkan dalam larutan gula dengan konsentrasi yang lebih tinggi daripada sitoplasma sel. Apa yang Anda harapkan terjadi pada sel tumbuhan tersebut dan mengapa?
Pembahasan:
Ketika sel tumbuhan ditempatkan dalam larutan dengan konsentrasi tinggi (hipertonik), air di dalam sel akan keluar menuju larutan di luar sel untuk mencoba menyeimbangkan konsentrasi gula di dalam dan di luar sel. Proses ini disebut osmosis. Akibat keluarnya air, vakuola sel akan menyusut dan menyebabkan tekanan turgor menurun, sehingga sel tersebut mengalami plasmolisis. Ini berarti bahwa protoplas (isi sel) akan menyusut, dan membran sel dapat terlepas dari dinding sel.
Soal 2: Osmosis dalam Larutan Hipotonik
Soal:
Apa yang terjadi pada sel darah merah jika dimasukkan ke dalam air murni dan mengapa?
Pembahasan:
Sel darah merah dalam air murni akan mengalami osmosis karena larutan air murni adalah hipotonik relatif terhadap sitoplasma sel darah merah. Air akan masuk ke dalam sel untuk menyeimbangkan konsentrasi di dalam dan di luar sel. Oleh karena membran sel darah merah bersifat semipermeabel dan sel tidak memiliki dinding sel yang keras seperti sel tumbuhan, kelebihan air yang masuk dapat menyebabkan sel membengkak dan akhirnya pecah. Proses ini disebut hemolisis.
Soal 3: Pressure Osmosis
Soal:
Jika tekanan osmotik dari larutan pada satu sisi membran semipermeabel adalah 5 atm dan pada sisi lainnya 3 atm, ke arah manakah air akan bergerak dan mengapa?
Pembahasan:
Air akan bergerak dari sisi dengan tekanan osmotik lebih rendah (3 atm) ke sisi dengan tekanan osmotik lebih tinggi (5 atm) melalui proses osmosis. Pergerakan air ini bertujuan untuk mencapai kesetimbangan konsentrasi di kedua sisi membran semipermeabel tersebut. Tekanan osmotik yang lebih tinggi menunjukkan konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi, sehingga air bergerak menuju konsentrasi yang lebih tinggi untuk mencoba menyeimbangkan konsentrasi.
Soal 4: Osmosis Terbalik (Reverse Osmosis)
Soal:
Jelaskan konsep osmosis terbalik dan berikan satu contoh aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.
Pembahasan:
Osmosis terbalik adalah proses di mana tekanan diterapkan pada sisi larutan yang lebih pekat untuk mendorong pelarut (biasanya air) bergerak ke sisi konsentrasi yang lebih rendah melalui membran semipermeabel. Ini merupakan kebalikan dari osmosis alami. Teknologi ini sering digunakan dalam penyulingan air, di mana air laut atau air dengan kotoran didesalinasi untuk menghasilkan air bersih yang layak konsumsi. Dalam sistem reverse osmosis, tekanan tinggi digunakan untuk memaksa air bergerak melalui membran, sementara garam dan zat terlarut lainnya ditahan dan dibuang.
Soal 5: Eksperimen Uji Osmosis
Soal:
Serangkaian percobaan dilakukan dengan menggunakan kentang yang dipotong menjadi beberapa irisan dan direndam dalam berbagai konsentrasi larutan garam. Apa yang akan terjadi pada irisan kentang dalam larutan garam hipertonik?
Pembahasan:
Dalam larutan garam hipertonik, air di dalam irisan kentang akan berpindah keluar menuju larutan untuk mencapai kesetimbangan konsentrasi. Hal ini karena larutan garam memiliki konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi dibandingkan dengan cairan di dalam sel kentang, sehingga menyebabkan air bergerak keluar dari sel. Ini akan menyebabkan irisan kentang menjadi layu dan menyusut karena kehilangan air. Proses ini juga dikenal sebagai plasmolisis pada sel tumbuhan.
Soal 6: Perhitungan Tekanan Osmotik
Soal:
Hitung tekanan osmotik larutan urea 0,1 M pada suhu 27°C (R=0,082 L·atm/mol·K).
Pembahasan:
Tekanan osmotik (\( \pi \)) dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
\[ \pi = iCRT \]
Di mana:
– \( i \) adalah faktor van’t Hoff (untuk urea, i=1 karena tidak terionisasi),
– \( C \) adalah konsentrasi molar (0,1 M),
– \( R \) adalah konstanta gas (0,082 L·atm/mol·K),
– \( T \) adalah temperatur dalam Kelvin (27°C + 273 = 300 K).
Menggantikan nilai-nilai ini ke dalam rumus:
\[ \pi = 1 \times 0,1 \times 0,082 \times 300 \]
\[ \pi = 2,46 atm \]
Jadi, tekanan osmotik larutan tersebut adalah 2,46 atm.
Kesimpulan
Memahami konsep osmosis dan penerapannya memberikan wawasan penting tentang bagaimana organisme mempertahankan keseimbangan cairan dan bagaimana teknologi memanfaatkan prinsip ini untuk tujuan praktis. Dengan mempelajari contoh soal dan pembahasan ini, diharapkan dapat memperkuat pemahaman terhadap proses osmosis dan aplikasinya. Osmosis bukan hanya fenomena alam, tetapi juga dasar bagi banyak teknologi modern yang bermanfaat.
