Difusi dan Osmosis

DIFUSI DAN OSMOSIS

Disusun Untuk Melengkapi Tugas Mata Kuliah
“Biologi Dasar”




OLEH :
WIRDAH PRAMITA N
090210101068



PROGRAM STUDI PENDIDIKAN MATEMATIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MIPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS JEMBER
2010

DIFUSI DAN OSMOSIS

Proses fisika difusi (dengan osmosis sebagai bagian khususnya) memainkan peranan sangat penting pada fisiologi tumbuhan, sehingga pengertian yang jelas mengenai proses ini perlu sekali dimiliki, tetapi agar mudah dimengerti, beberapa sifat umum materi harus diperhatikan lebih dahulu. Telah diketahui benar bahwa semua zat, baik unsur maupun senyawa, pada hakikatnya tersusun atas partikel-partikel kecil. Partikel-partikel ini memiliki dua sifat umum yang penting, yaitu :
1. Kemampuan untuk bergerak bebas
2. Kecenderungan bagi partikel yang sama untuk tarik-menarik.
Kedua sifat ini sangat bertentangan. Kemampuan untuk bergerak bebas cenderung untuk memisahkan partikel penyusun suatu zat, sedangkan gaya tarik-menarik cenderung untuk mempersatukan partikel-partikel itu. Efek pengaruh-mempengaruhi antara kecenderungan yang bertentangan itu (misalnya, apakah kecenderungan bagi gerakan bebas lebih besar dari pada gaya tarik, atau sebaliknya) menentukan keadaan fisik suatu zat. Sebagai perkiraan dapat dikatakan bahwa jika kecenderungan untuk gerakan bebas lebih unggul, zat itu akan berada dalam bentuk gas; jika kecenderungan untuk gaya tarik lebih unggul, zat itu akan berada dalam bentuk padat, sedangkan jika kedua kecenderungan itu kira-kira sama kuat, zat itu akan berada dalam bentuk cair.
Ada dua faktor penting yang menentukan apakah suatu zat tertentu berkelakuan sebagai zat padat, zat cair, atau gas:
1. Mobilitas dasar suatu zat (misalnya partikel oksigen sangat mobil, sedangkan besi saling terikat kuat-kuat)
2. Suhu zat itu (mialnya penggunaan panas dapat mengubah zat cair menjadi gas dengan meningkatkan kemampuan gerakan bebas partikel zat itu).(A.R.Loveless:1991)



A. DIFUSI

Jika partikel suatu zat dapat bergerak bebas tanpa terhambat oleh gaya tarik, maka dalam jangka waktu tertentu partikel-partikel itu akan tersebar merata dalam ruang yang ada. Sampai distribusi merata seperti itu terjadi, akan terdapat lebih banyak partikel yang bergerak dari daerah tempat partikel itu lebih pekat ke daerah yang partikelnya kurang pekat, lalu terjadi sebaliknya, dan secara menyeluruh gerakan partikel pada arah tertentu disebut difusi. Makin besar perbedaan konsentrasi antara dua daerah, yaitu makin tajam gradasi konsentrasinya, makin besar kecepatan difusinya. Jika keseimbangan telah tercapai, partikel terus bergerak sebebas semula, tetapi tidak akan terjadi difusi lagi, sebab zat yang memasuki daerah tertentu dan zat yang meninggalkannya terdapat dalam jumlah yang sama, yaitu terjadi keseimbangan dinamis. Karena partikel-partikel suatu gas tetap bergerak, maka kemampuan difusi itu merupakan sifat semua gas. Difusi gas dapat diperlihatkan bila sebuah keran gas dibuka di salah satu sudut ruangan dan bau gas itu segera akan tercium di sudut lain ruangan itu.(A.R.Loveless:1991)
Suatu sifat penting proses difusi ialah bahwa partikel berbagai zat bebas berdifusi satu sama lain. Fakta ini dapat diulas sebagai berikut. Andaikan ada dua buah kamar bersebelahan dan sama kecilnya, dihubungkan dengan sebuah pintu tertutup; dalam salah satu kamar terdapat 30 orang berpakaian merah, dalam kamar lain terdapat 10 orang berpakaian hijau. Bayangkan sekarang bahwa pintu penghubung itu dibuka. Hal yang jelas terjadi ialah untuk mengurangi kepadatan kamar yang berisi 30 orang berpakaian merah, mungkin 10 orang akan memasuki kamar lain yang berisi 10 orang berpakaian hijau, sehingga terdapat 20 orang dalam tiap kamar. Jika kedua kelompok ini harus berdifusi seperti molekul gas, mereka secara serempak saling mengisi kamar yang belum mereka masuki, berkelakuan seolah-olah kelompok lain tidak hadir di sana. Pada keseimbangan akan terdapat 15 orang berpakaian merah dan 5 orang berpakaian hijau dalam tiap kamar.(A.R.Loveless:1991)
Seperti telah disebutkan di atas,gerakan bebas partikel zat cair dan zat padat diimbangi, menjadi berkurang atau bertambah oleh adanya gaya tarik, sehingga zat cair dan zat padat tak dapat berdifusi seperti gas. Jika seandainya gaya tarik itu dapat diatasi, maka gerakan bebas akan menonjol sendiri dan terjadilah difusi. Hal ini terjadi jika suatu zat padat larut dalam zat cair.(A.R.Loveless:1991)
Difusi merupakan suatu proses penyebaran molekul-molekul suatu zat yang ditimbulkan oleh suatu gaya yang identik dengan energi kinetik. Gas, zat cair, dan zat padat molekul-molekulnya ada kecenderungan untuk menyebar ke segala arah sampai mencapai konsentrasi yang sama.(Tim Dosen Pembina:2010)
Difusi adalah peristiwa mengalirnya atau berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah. Contoh yang sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun cairan menjadi manis. Contoh lain adalah uap air dari cerek yang berdifusi dalam udara. (Wordpress:2009)
Difusi adalah energi atau materi dari konsentrasi yang lebih tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah, menghasilkan sesuatu dalam bahkan distribusi. Jika stok gula ditempatkan di dasar cangkir air, gula akan larut dan perlahan-lahan menyebar melalui air, tetapi jika air tidak diaduk Ini mungkin minggu sebelum pendekatan solusi homogenitas. Semua jenis difusi mengikuti hukum yang sama. Laju difusi sebanding dengan properti tertentu substansi, yang dalam kasus listrik panas atau disebut konduktivitas; dalam kasus Matter, properti ini disebut difusivitas atau koefisien difusi.(Wordpress:2009)

Difusi adalah gerakan partikel dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah melalui suatu dinding (membran).(Saleh:1996)
Difusi zat terlarut dari suatu larutan ke dalam larutan yang lainnya dapat berlangsung melalui suatu membran dengan permeabilitas tertentu yaitu permeabel untuk zat tersebut. Permeabilitas dari membran tersebut ada tiga macam, yaitu:
1. Impermeabel (tidak permeabel), dimana air maupun zat yang terlarut di dalamnya tidak dapat melaluinya. Misalnya membran dari karet.
2. Permeabel, yaitu membran yang dapat dilalui oleh air maupun zat-zat tertentu yang terlarut di dalamnya.
3. Semipermeabel, yaitu membran yang hanya dapat dilalui oleh air, tetapi tidak dapat dilalui oleh suatu zat terlarut. Misalnya membran dari sitoplasma.(Parjatmo:1987)
Tiap molekul bergerak secara lurus sampai ia bertabrakan dengan molekul lainnya. Contoh molekul glukosa bertabrakan dengan molekul glukosa lainnya, dengan molekul air, atau dengan molekul selulosa. Pada setiap tabrakan molekul terpental dan menuju ke arah yang lain, hal inilah yang menyebabakan gerakan acak dari molekul tersebut.(Tim Dosen Pembina:2010)
Kecepatan difusi zat melalui membran sel tidak hanya bergantung pada gradien konsentrasi, tapi juga pada besar muatan dan daya larut dalam lipid, yaitu molekul hidrofobik, lebih mudah berdifusi melalui membran dari pada molekul hidrofilik.(Kimball:2000)
Difusi terfasilitasi adalah sejenis transpor pasif yang molekul solutnya bergerak menuruni gradien konsentrasi dengan bantuan protein pembawa pada membran. Suatu protein pembawa mengambil sebuah molekul, kemudian protein tersebut berubah ke bentuk alternatifnya untuk menyimpan molekul ke sisi lain membran. Dalam hal ini tidak diperlukan masukan energi.(Bresnick:2003)
Ada beberapa factor yang mempengaruhi kecepatan difusi, yaitu:
• Ukuran partikel. Semakin kecil ukuran partikel, semakin cepat partikel itu akan bergerak, sehinggak kecepatan difusi semakin tinggi.
• Ketebalan membran. Semakin tebal membran, semakin lambat kecepatan difusi.
• Luas suatu area. Semakin besar luas area, semakin cepat kecepatan difusinya.
• Jarak. Semakin besar jarak antara dua konsentrasi, semakin lambat kecepatan difusinya. (Wordpress:2009)
Dalam mengambil zat-zat nutrisi yang penting dan mengeluarkan zat-zat yang tidak diperlukan, sel melakukan berbagai jenis aktivitas, dan salah satunya adalah difusi. Ada dua jenis difusi yang dilakukan, yaitu difusi biasa dan difusi khusus. (Konrad:2009)
Difusi biasa terjadi ketika sel ingin mengambil nutrisi atau molekul yang hydrophobic atau tidak berpolar / berkutub. Molekul dapat langsung berdifusi ke dalam membran plasma yang terbuat dari phospholipids. Difusi seperti ini tidak memerlukan energi atau ATP [Adenosine Tri-Phosphate]. (Konrad:2009)
Difusi khusus terjadi ketika sel ingin mengambil nutrisi atau molekul yang hydrophilic atau berpolar dan ion. Difusi seperti ini memerlukan protein khusus yang memberikan jalur kepada partikel-partikel tersebut ataupun membantu dalam perpindahan partikel. Hal ini dilakukan karena partikel-partikel tersebut tidak dapat melewati membran plasma dengan mudah. Protein-protein yang turut campur dalam difusi khusus ini biasanya berfungsi untuk spesifik partikel.(Konrad:2009)

B. OSMOSIS

Pada hakekatnya, osmosis adalah suatu proses difusi. Para ahli kimia mengatakan bahwa osmosis adalah difusi dari tiap pelarut melalui suatu selaput yang permeabel secara diferensial. Seperti dikatakan di atas, pelarut universal adalah air. Secara sederhana dapat dikatakan bahwa osmosis adalah difusi air melalui selaput yang permeabel secara diferensial dari suatu tempat yang berkonsentrasi tinggi ke tempat yang berkonsentrasi rendah.(Tim Dosen Pembina:2010)
Makna “konsentrasi” di sini, adalah konsentrasi pelarutnya, yaitu air bukan konsentrasi dari zat yang larut (molekul,ion) dalam air itu. Pertukaran air antara sel dan lingkungannya adalah suatu faktor yang begitu penting sehingga memerlukan suatu penamaan khusus,yaitu osmosis.(Kimball:2000)
Osmosis merupakan kasus khusus pada transpor pasif. Osmosis memungkinkan difusi molekul air menyebrangi membran yang permeabel terhadap air tetapi tidak permeabel terhadap bahan terlarut yang terdapat di dalam air. Tekanan osmosis adalah kecenderungan suatu larutan tanpa memperdulikan jenis solutnya, menyerap air melalui osmosis. Tekanan osmosis bergantung pada konsentrasi solut total tanpa mempermasalahkan adanya solut yang berbeda-beda pada kedua sisi membran.(Bresnick:2003)
Osmosis adalah gerakan partikel dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi dengan melalui membran semipermeabel.(Saleh:1996)
Osmosis adalah perpindahan air melalui membran permeabel selektif dari bagian yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat. Membran semipermeabel harus dapat ditembus oleh pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang mengakibatkan gradien tekanan sepanjang membran. Osmosis merupakan suatu fenomena alami, tapi dapat dihambat secara buatan dengan meningkatkan tekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih encer. Gaya per unit luas yang dibutuhkan untuk mencegah mengalirnya pelarut melalui membran permeabel selektif dan masuk ke larutan dengan konsentrasi yang lebih pekat sebanding dengan tekanan turgor. Tekanan osmotik merupakan sifat koligatif, yang berarti bahwa sifat ini bergantung pada konsentrasi zat terlarut, dan bukan pada sifat zat terlarut itu sendiri.(Nurma:2009)
Osmosis adalah suatu topik yang penting dalam biologi karena fenomena ini dapat menjelaskan mengapa air dapat ditransportasikan ke dalam dan ke luar sel.(Nurma:2009)
Osmosis adalah difusi melalui membran semipermeabel. Masuknya larutan ke dalam sel-sel endodermis merupakan contoh proses osmosis. Dalam tubuh organisme multiseluler, air bergera dari satu sel ke sel lainnya dengan leluasa. Selain air, molekul-molekul yang berukuran kecil seperti O2 dan CO2 juga mudah melewati membran sel. Molekul-molekul tersebut akan berdifusi dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Proses Osmosis akan berhenti jika konsentrasi zat di kedua sisi membran tersebut telah mencapai keseimbangan.Osmosis juga dapat terjadi dari sitoplasma ke organel-organel bermembran. Osmosis dapat dicegah dengan menggunakan tekanan. Oleh karena itu, ahli fisiologi tanaman lebih suka menggunakan istilah potensial osmotik yakni tekanan yang diperlukan untuk mencegah osmosis. Jika anda merendam wortel ke dalam larutan garam 10 % maka sel-selnya akan kehilangan rigiditas (kekakuan)nya. Hal ini disebabkan potensial air dalam sel wortel tersebut lebih tinggi dibanding dengan potensial air pada larutan garam sehingga air dari dalam sel akan keluar ke dalam larutan tersebut.
Jika diamati dengan mikroskop maka vakuola sel-sel wortel tersebut tidak tampak dan sitoplasma akan mengkerut dan membran sel akan terlepas dari dindingnya. Peristiwa lepasnya plasma sel dari dinding sel ini disebut plasmolisis.(Nurma:2009)
Osmosis sangat penting bagi tanaman dan hewan, karena itulah proses dengan mana air dibagikan ke semua sel organisme hidup. Dinding sel merupakan membran semipermeabel lewat mana air mengalir ke kedua arah. Membran sel hidup ini juga dapat ditembus oleh zat-zat terlarut tertentu, sehingga bahan makanan dan produk buangan dipertukarkan lewat dinding sel ini. Permeabilitas dinding sel terhadap zat terlarut seringkali bersifat memilih-milih dan sampai batas tertentu tak bergantung pada ukuran partikel zat terlarut dan konsentrasi mereka. Misalnya ion magnesium yang terhidrasi praktis tidak menembus dinding saluran pencernaan, sedangkan molekul glukosa melewati dinding itu dengan laju yang terlalu tinggi untuk bisa diterangkan sebagai difusi biasa.(Charles:1984)
Osmosis adalah kasus khusus dari transpor pasif, dimana molekul air berdifusi melewati membran yang bersifat selektif permeabel. Dalam sistem osmosis, dikenal larutan hipertonik (larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut tinggi), larutan hipotonik (larutan dengan konsentrasi terlarut rendah), dan larutan isotonik (dua larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut sama). Jika terdapat dua larutan yang tidak sama konsentrasinya, maka molekul air melewati membran sampai kedua larutan seimbang. Dalam proses osmosis, pada larutan hipertonik, sebagian besar molekul air terikat (tertarik) ke molekul gula (terlarut), sehingga hanya sedikit molekul air yang bebas dan bisa melewati membran. Sedangkan pada larutan hipotonik, memiliki lebih banyak molekul air yang bebas (tidak terikat oleh molekul terlarut), sehingga lebih banyak molekul air yang melewati membran. Oleh sebab itu, dalam osmosis aliran netto molekul air adalah dari larutan hipotonik ke hipertonik. (eug3n14:2009)
Proses osmosis juga terjadi pada sel hidup di alam. Perubahan bentuk sel terjadi jika terdapat pada larutan yang berbeda. Sel yang terletak pada larutan isotonik, maka volumenya akan konstan. Dalam hal ini, sel akan mendapat dan kehilangan air yang sama. Banyak hewan-hewan laut, seperti bintang laut (Echinodermata) dan kepiting (Arthropoda) cairan selnya bersifat isotonik dengan lingkungannya. Jika sel terdapat pada larutan yang hipotonik, maka sel tersebut akan mendapatkan banyak air, sehingga bisa menyebabkan lisis (pada sel hewan), atau turgiditas tinggi (pada sel tumbuhan). Sebaliknya, jika sel berada pada larutan hipertonik, maka sel banyak kehilangan molekul air, sehingga sel menjadi kecil dan dapat menyebabkan kematian. Pada hewan, untuk bisa bertahan dalam lingkungan yang hipo- atau hipertonik, maka diperlukan pengaturan keseimbangan air, yaitu dalam proses osmoregulasi. (eug3n14:2009)
Osmosis adalah perpindahan air melalui membran permeabel selektif dari bagian yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat. Membran semipermeabel harus dapat ditembus oleh pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang mengakibatkan gradien tekanan sepanjang membran. Osmosis merupakan suatu fenomena alami, tapi dapat dihambat secara buatan dengan meningkatkan tekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih encer. Gaya per unit luas yang dibutuhkan untuk mencegah mengalirnya pelarut melalui membran permeabel selektif dan masuk ke larutan dengan konsentrasi yang lebih pekat sebanding dengan tekanan turgor. Tekanan osmotik merupakan sifat koligatif, yang berarti bahwa sifat ini bergantung pada konsentrasi zat terlarut, dan bukan pada sifat zat terlarut itu sendiri. (eug3n14:2009)
Osmosis adalah suatu topik yang penting dalam biologi karena fenomena ini dapat menjelaskan mengapa air dapat ditransportasikan ke dalam dan ke luar sel.(Wordpress:2009)
Osmosis terbalik adalah sebuah istilah teknologi yang berasal dari osmosis. Osmosis adalah sebuah fenomena alam dalm sel hidup di mana molekul “solvent” (biasanya air) akan mengalir dari daerah “solute” rendah ke daerah “solute” tinggi melalui sebuah membran “semipermeable”. Membran “semipermeable” ini menunjuk ke membran sel atau membran apa pun yang memiliki struktur yang mirip atau bagian dari membran sel. Gerakan dari “solvent” berlanjut sampai sebuah konsentrasi yang seimbang tercapai di kedua sisi membran.(Wordpress:2009)
Reverse osmosis adalah sebuah proses pemaksaan sebuah solvent dari sebuah daerah konsentrasi “solute” tinggi melalui sebuah membran ke sebuah daerah “solute” rendah dengan menggunakan sebuah tekanan melebihi tekanan osmotik. Dalam istilah lebih mudah, reverse osmosis adalah mendorong sebuah solusi melalui filter yang menangkap “solute” dari satu sisi dan membiarkan pendapatan “solvent” murni dari sisi satunya.(Wordpress:2009)
Osmosis merupakan contoh dari apa yang disebut suatu sistem osmosis terbuka, sebab ada sebuah tabung tegak yang di dalamnya larutan akan naik jika lebih banyak air masuk. Marilah perhatikan sebuah contoh sistem osmosis tertutup yang tidak memiliki tabung untuk menampung air pendatang. Jika suatu larutan gula mengisi penuh sebuah kantung tertutup yang dindingnya elastik serta semipermeabel, dan kantung itu dibenamkan ke dalam air murni (lihat gambar),



air


Keterangan:
tekanan ke luar yang disebabkan oleh pengambilan air karena osmosis
tekanan ke dalam yang disebabkan oleh meregangnya dinding kantung yang elastik.(A.R.Loveless:1991)
maka mula-mula air akan mudah masuk, tetapi kantung segera mengambang dan dindingnya akan meregang. Dengan membangkitkan daya tahan terhadap pengembangan lebih lanjut, dinding kantung yang meregang itu mengeluarkan tekanan ke dalam terhadap larutan, yang mengakibatkan peningkatan nilai ψ larutan. Jika lebih banyak lagi air memasuki kantung, dinding makin meregang sampai pada titik batas, asalkan kantung tidak meledak, maka tekanan ke dalam dari dinding sama dengan potensi osmosis larutan gula dalam kantung. Pada titik keseimbangan ini nilai ψ larutan akan sama dengan pada air murni di luar, sehingga tidak akan ada gerakan air dalam kantung.(A.R.Loveless:1991)
Sistem osmosis tertutup berbeda dengan sistem osmosis terbuka, terutama pada cara penggunaan tekanan yang timbul pada larutan sebagai akibat dari osmosis itu. Pada sistem terbuka tekanan digunakan dalam pembentukan tekanan hidrostatik larutan, sedangkan pada sistem tertutup tekanan digunakan untuk pengembangan tekanan dinding ke dalam. Sistem osmosis tipe tertutup sangat sejajar dengan yang ada pada sel tumbuhan hidup.(A.R.Loveless:1991)












DAFTAR PUSTAKA

Alkatiri,Saleh.1996.Kajian Ringkas Biologi.Surabaya:Airlangga University Press
Bresnick,Stephen.2003.Intisari Biologi.Jakarta:Hipokrates
Keenan, Donald, dan Jesse.1984.Ilmu Kimia Untuk Universitas.Jakarta:Erlangga
Kimball,John W.1999.Biologi Edisi Pertama.Jakarta:Erlangga
Loveless,A.R.1991.Prinsip-Prinsip Biologi Tumbuhan Untuk Daerah Tropik I. Jakarta:PT Gramedia Pustaka Utama
Parjatmo,Widjojo.1987.Biologi Umum I.Bandung:Angkasa Bandung
Tim Dosen Pembina.2010.Petunjuk Praktikum Biologi Dasar.Jember:Universitas Jember
Konrad, Michael. 2009.Science is art. http://www.scienceisart.com/A_Diffus/DiffusMain_1.html
Nurmaatus.2009.Difusi dan Osmosis. http://nurmaatus.blogdetik.com/category/biologi/
http://eug3n14.wordpress.com/category/praktikum-biologi/
http://agrica.wordpress.com/2009/01/03/difusi-osmosis-dan-imbibisi/