Tabla de Contenidos
Tekanan osmotik (Π) mengacu pada tekanan yang harus diterapkan pada larutan untuk memperlambat osmosis pelarut melintasi membran semipermeabel dari reservoir pelarut murni. Ini adalah sifat koligatif dari solusi yang sangat penting di berbagai bidang.
Tekanan osmotik sangat relevan di bidang biologi dan kedokteran, karena mengatur keseimbangan air sel yang membentuk semua makhluk hidup. Di sisi lain, tekanan osmotik juga penting dalam bidang teknik karena mewakili tekanan minimum yang harus diterapkan pada suatu larutan untuk melakukan reverse osmosis, suatu prosedur yang menjadi dasar desalinasi air laut.
Dalam setiap kasus ini penting untuk dapat menghitung tekanan osmotik dari larutan yang berbeda. Untuk alasan ini, masalah untuk menghitung tekanan osmotik dari larutan berair yang kompleks disajikan di bawah ini , yaitu yang mengandung beberapa zat terlarut, beberapa ionik dan yang lainnya tidak.
Di sisi lain, penting juga untuk dapat menentukan konsentrasi yang diperlukan untuk mencapai tekanan osmotik tertentu agar dapat menyiapkan larutan hipertonik, hipotonik, atau isotonik sesuai kebutuhan. Solusi dari masalah yang berhubungan dengan poin ini juga disajikan.
Bagaimana tekanan osmotik dihitung?
Perhitungan tekanan osmotik suatu larutan dilakukan dengan menggunakan rumus berikut:
Di mana Π adalah tekanan osmotik di atmosfer, i adalah koefisien van’t Hoff, M adalah konsentrasi molar zat terlarut, R adalah konstanta gas ideal yang nilainya 0,08206 atm.L/mol.K dan T adalah suhu absolut dalam kelvin.
Dalam kasus beberapa zat terlarut, tekanan osmotik total dihitung sebagai jumlah kontribusi masing-masing zat terlarut, yaitu:
Nilai koefisien van’t Hoff dapat ditentukan secara teoritis (kira-kira) dari jumlah partikel di mana zat terlarut terdisosiasi jika merupakan elektrolit kuat, atau dari resolusi kesetimbangan ionik dalam kasus elektrolit lemah .
Namun, nilai yang paling sesuai adalah nilai yang ditentukan melalui eksperimen seperti penurunan krioskopik atau kenaikan ebuloskopik suatu larutan.
Soal 1: Perhitungan tekanan osmotik larutan kompleks
penyataan
Anda ingin menghitung tekanan osmotik, dalam milimeter air raksa, dari larutan yang dibuat dengan melarutkan 5,00 g glukosa, 0,500 g natrium klorida, dan 0,200 g kalsium klorida dalam air secukupnya untuk membuat 250 mL larutan pada 25°C. .
Larutan
Solusi dari jenis masalah ini dilakukan melalui langkah-langkah berikut:
Langkah 1: Ekstrak data dari pernyataan, ubah satuan, dan hitung massa molar yang relevan.
Langkah pertama, seperti pada semua soal, adalah mendapatkan data dari pernyataan tersebut. Dalam hal ini kita diberikan massa tiga zat terlarut, volume total larutan, dan suhu. Selain itu, zat terlarut diindikasikan sebagai glukosa (rumus C 6 H 12 O 6 ), natrium klorida (NaCl), dan kalsium klorida (CaCl 2 ).
Tabel berikut merangkum data yang diberikan. Karena konsentrasi molar akan dihitung, volume dalam liter diperlukan. Massa molar dihitung dengan menambahkan massa molar setiap atom yang ada dalam rumus, seperti biasa.
| m glukosa = | 5.00g | MM glukosa = | 180,16 g/mol |
| m NaCl = | 0,500g | MM NaCl = | 58,44 g/mol |
| mCaCl2 = _ | 0,200g | MM CaCl2 = | 110,98 g/mol |
| V pelarut = | 250 mL x (1L/1000mL) = 0,250L | T = | 25°C + 273,15 = 298,15K |
Langkah 2: Hitung konsentrasi molar semua zat terlarut.
Larutan ini mengandung 3 zat terlarut, jadi 3 molaritas harus dihitung. Ini adalah:
Langkah 3: Tentukan faktor van’t Hoff untuk setiap zat terlarut.
Seperti disebutkan di awal, faktor-faktor ini dapat ditentukan secara eksperimental atau teoritis. Dalam hal ini, kami akan melakukannya secara teoritis.
Glukosa
Karena merupakan molekul terlarut yang tidak berdisosiasi, faktor van’t Hoff untuk glukosa adalah i=1 .
Natrium klorida
NaCl adalah zat terlarut ionik dan juga merupakan elektrolit kuat. Dalam hal ini, faktor van’t Hoff ditentukan oleh jumlah total ion atau partikel tempat zat terlarut terdisosiasi dalam larutan. Berikut ini adalah reaksi pelarutan zat terlarut ini:
Seperti yang dapat kita lihat, setiap formula NaCl yang terdisosiasi menghasilkan total dua ion, jadi untuk zat terlarut ini i=2 .
Kalsium klorida
Seperti pada kasus sebelumnya, kalsium klorida terdiri dari zat terlarut ionik yang sepenuhnya terdisosiasi dalam larutan berair. Reaksi disosiasi adalah:
Tidak seperti natrium klorida, kalsium klorida menghasilkan tiga ion pada disosiasi, sehingga memiliki faktor teori van’t Hoff i=3 .
Langkah 4: Gunakan rumus untuk menentukan tekanan osmotik.
Langkah terakhir adalah menentukan tekanan osmotik itu sendiri. Hasil awal akan dinyatakan dalam atmosfer, jadi kita harus mengubahnya menjadi mmHg, seperti yang ditentukan dalam pernyataan.
Menjawab
Larutan akan memiliki tekanan osmotik 3.740 mmHg.
Masalah 2: Perhitungan konsentrasi dari tekanan osmotik
penyataan
Tentukan massa kalsium klorida yang diperlukan untuk menyiapkan 100 mL larutan dengan tekanan osmotik 380 Torr pada 37°C.
Larutan
Jenis masalah ini diserang dengan cara yang mirip dengan yang sebelumnya. Satu-satunya hal yang berubah adalah penggunaan persamaan tekanan osmotik, yang harus dipecahkan untuk mendapatkan yang tidak diketahui yang diinginkan, dalam hal ini konsentrasi zat terlarut, alih-alih digunakan secara langsung.
Langkah 1: Ekstrak data dari pernyataan, ubah satuan, dan hitung massa molar yang relevan.
Langkah pertama sama seperti pada kasus sebelumnya.
| V pelarut = | 100 mL x (1L/1000mL) = 0,100L | T = | 37°C + 273,15 = 310,15K |
| Π = | 380 Tor. (1atm/760 Torr) = 0,500 atm | MM CaCl2 = | 110,98 g/mol |
| mCaCl2 = _ | ? |
Langkah 2: Tentukan faktor van’t Hoff
Seperti yang kita lihat pada soal sebelumnya, karena merupakan elektrolit kuat yang menghasilkan tiga ion ketika berdisosiasi, faktor van’t Hoff kalsium klorida adalah i=3 .
Langkah 3: Bersihkan dan hitung konsentrasi molar zat terlarut.
Karena merupakan zat terlarut tunggal, tekanan osmotik diberikan oleh:
Kita sudah mengetahui nilai semua variabel kecuali konsentrasi molar, jadi kita bisa menyelesaikan persamaan ini untuk variabel tersebut:
Langkah 4: Menggunakan rumus molaritas, isolasi massa zat terlarut.
Rumus untuk molaritas atau konsentrasi molar adalah:
Memecahkan persamaan ini untuk massa zat terlarut, msto , memberikan:
Menjawab
0,0727 g kalsium klorida harus ditimbang untuk membuat 100 mL larutan yang memiliki tekanan osmotik 380 Torr pada suhu 37 °C.
Referensi
- Castro, S. (2019). Formula tekanan osmotik dan latihan yang dipecahkan . teacher10math. https://www.profesor10demates.com/2018/12/presion-osmotica-formula-y-ejercicios-resueltos.html
- Chang, R. (2021). Kimia (Edisi Kesembilan). McGraw-Hill.
- Tekanan osmotik. Apa itu, Rumus dan Contoh. (2020). Inti Visual. https://nucleovisual.com/presion-osmotica-que-es-y-como-calcular/
- Zapata, M. (2020). Sifat Koligatif : Tekanan Osmotik . Kimia di home.com. https://quimicaencasa.com/propiedades-coligativas-presion-osmotica/
