Contoh Soal Pembahasan Tekanan Osmosis Larutan
Pendahuluan
Tekanan osmosis adalah fenomena penting dalam bidang kimia dan biologi. Ini merupakan tekanan yang diperlukan untuk mencegah aliran air melintasi membran semipermeabel dari larutan dengan konsentrasi rendah ke larutan dengan konsentrasi tinggi. Pemahaman tentang tekanan osmosis sangat penting dalam berbagai aplikasi seperti proses biologis dalam sel, pengolahan air, dan desain farmasi. Untuk menggambarkan konsep ini dengan lebih jelas, kita akan membahas beberapa contoh soal dan solusi terkait tekanan osmosis larutan.
Soal 1: Menghitung Tekanan Osmosis dari Larutan Gula
Pertanyaan:
Dua gram sukrosa (C12H22O11) dilarutkan dalam air hingga volumenya mencapai 500 mL. Berapakah tekanan osmosis larutan ini pada suhu 25°C? (Gunakan R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1 dan massa molar sukrosa = 342 g/mol).
Pembahasan:
1. Menghitung molaritas larutan:
Molaritas (M) = \( \dfrac{\text{Jumlah mol solute}}{\text{Volume larutan dalam liter}} \)
Jumlah mol sukrosa = \( \dfrac{2 \text{ g}}{342 \text{ g/mol}} \) = 0.00585 mol
Volume larutan = 500 mL = 0.5 L
Molaritas (M) = \( \dfrac{0.00585 \text{ mol}}{0.5 \text{ L}} \) = 0.0117 M
2. Menghitung tekanan osmosis:
Tekanan osmosis (π) = MRT
Di mana:
M = 0.0117 mol/L
R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1
T = 25°C = 298 K (karena suhu harus dalam Kelvin)
π = (0.0117 mol/L)(0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(298 K)
π = 0.286 atm
Jadi, tekanan osmosis larutan sukrosa tersebut adalah 0.286 atm.
Soal 2: Tekanan Osmosis Larutan Elektrolit
Pertanyaan:
Berapakah tekanan osmosis dari larutan NaCl dengan konsentrasi 0.2 M pada suhu 27°C? (Diketahui NaCl bersifat elektrolit yang terdisosiasi sempurna menjadi Na+ dan Cl- dengan R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)
Pembahasan:
1. Menghitung derajat disosiasi:
NaCl → Na+ + Cl-
Karena NaCl terdisosiasi sempurna, maka jumlah partikel total dalam larutan adalah dua kali lipat dari mol NaCl.
Jumlah partikel total = 2 × jumlah mol NaCl
2. Menghitung tekanan osmosis:
Tekanan osmosis (π) = iMRT
Di mana:
i = 2 (karena ada 2 jenis ion, Na+ dan Cl-)
M = 0.2 mol/L
R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1
T = 27°C = 300 K
π = (2)(0.2 mol/L)(0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(300 K)
π = 9.852 atm
Jadi, tekanan osmosis larutan NaCl 0.2 M pada suhu 27°C adalah 9.852 atm.
Soal 3: Tekanan Osmosis pada Larutan Glukosa dan Fruktosa
Pertanyaan:
Suatu larutan dibuat dengan melarutkan 1 mol glukosa (C6H12O6) dan 1 mol fruktosa (C6H12O6) dalam 1 liter air. Berapakah tekanan osmosis larutan tersebut pada suhu 37°C? (Gunakan R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)
Pembahasan:
1. Menghitung jumlah mol total:
Jumlah mol total = 1 mol glukosa + 1 mol fruktosa = 2 mol
2. Menghitung tekanan osmosis:
Tekanan osmosis (π) = MRT
Di mana:
M = 2 mol/L (karena total ada 2 mol dalam 1 liter air)
R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1
T = 37°C = 310 K
π = (2 mol/L)(0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(310 K)
π = 50.942 atm
Jadi, tekanan osmosis larutan yang mengandung 1 mol glukosa dan 1 mol fruktosa dalam 1 liter air pada suhu 37°C adalah 50.942 atm.
Soal 4: Campuran Dua Zat Tidak Elektrolit
Pertanyaan:
Berapakah tekanan osmosis dari campuran yang terdiri dari 0.5 mol urea (CO(NH2)2) dan 0.5 mol etanol (C2H5OH) dalam 1 liter air pada suhu 20°C? (R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)
Pembahasan:
1. Menghitung jumlah mol total dalam larutan:
Jumlah mol total = 0.5 mol urea + 0.5 mol etanol = 1 mol
2. Menghitung tekanan osmosis:
Tekanan osmosis (π) = MRT
Di mana:
M = 1 mol/L (karena total ada 1 mol dalam 1 liter air)
R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1
T = 20°C = 293 K
π = (1 mol/L)(0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(293 K)
π = 24.0633 atm
Jadi, tekanan osmosis dari campuran yang mengandung 0.5 mol urea dan 0.5 mol etanol dalam 1 liter air pada suhu 20°C adalah 24.0633 atm.
Kesimpulan
Dari contoh soal di atas, kita dapat memahami cara menghitung tekanan osmosis dalam berbagai kondisi. Tekanan osmosis dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti konsentrasi larutan, jenis solut (elektrolit atau non-elektrolit), dan suhu. Analisis matematis di balik tekanan osmosis bergantung pada prinsip-prinsip dasar yang ditentukan oleh hukum gas ideal. Dengan pemahaman yang baik tentang konsep ini, kita dapat menerapkannya dalam berbagai situasi praktis di bidang kimia dan biologi.
