Proses Difusi dan Osmosis

Difusi merupakan peristiwa yang lazim dalam kehidupan sehari-hari baik di lingkungan maupun makhluk hidup. Difusi adalah proses perpindahan zat atau molekul dari tempat yang memiliki konsentrasi tinggi ke tempat yang konsentrasinya rendah pada suhu dan tekanan yang sama. Difusi terjadi akibat gerak kinetik acak atau gerak termal. Difusi juga dapat terjadi akibat adanya perbedaan gradien konsentrasi bahan di satu titik dengan di titik lain. Proses difusi dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti : gradien potensial kimia, komsentrasi, suhu, tekanan, dan permukaan pengabsorbsi, serta kelebihan energi bebas pada suatu bejana dibandingkan dengan energi bebas di bejana lain.

Teori Kinetika menyebutkan bahwa partikel dasar seperti atom, ion, dan molekul senantiasa bergerak pada suhu nol mutlak. Hal itu berarti partikel dasar memiliki kecepatan. Energi rerata sebuah partikel dalam suatu bahan yang homogen akan sangat meningkat ketika suhunya naik, namun akan tetap pada suhu tertentu. Sebagai contoh, kecepatan rerata (pada suhu ruang) molekul hidrogen (H _2­ ) hampir 2 km.s^-1 atau 6433 kilometer per jam, sedangkan molekul karbondioksida memiliki kecepatan 1372 kilometer per jam. Pada tekanan 1 atm, lintas bebas rataan (jarak benturan hanya 150 sampai 400 kali diameter partikel). Perlu kita ketahui bahwa diameter molekul hidrogen 0,272 nm dan karbondioksida 0,642 nm. Jumlah benturan  molekul hidrogen per-detik pada suhu 0˚ C dan tekanan 1 atm adalah sebesar 15,1 milyar dan pada karbondioksida mencapai 9,4 milyar, dengan rataan waktu eksitasi sebesar satu per-satu milyar kali.
Jenis membran ada tiga: membran permeabel, memnbran semi permeabel, dan membran impermeabel. Membran permeabel adalah membran yang bisa dilewati oleh semua partikel. Membran semi permeabel adalah membran yang hanya bisa dilewati oleh partikel tertentu. sedangkan membran impermeabel adalah membran yang tidak bisa dilewati oleh semua partikel.
Potensial kimia dari air di dalam suatu sistem (larutan) dibandingkan dengan potensial kimia air murni pada suhu dan tekanan yang sama disebut potensial air (PA). PA air murni adalah 0 (nol) dan akan turun jika ke dalamnya dimasukan linarut (zat terlarut). Potensial air dapat diperbesar dengan menambah tekanan. Energi yang timbul akibat penambahan tekanan ini disebut potensial tekanan (PT). Tekanan tidak mengubah status larutan karena tidak mengubah konsentrasi larutan. Apabila ada dua bejana yang masing-masing diisi dengan air murni (A) dan larutan (B), kemudian bejana tersebut dihubungkan dengan saluran yang dilengkapi dengan membran semi-permeabel, maka akan tercipta gradien potensial air dengan potensial air lebih rendah (hipotonis) terdapat pada bejana (B) yang berisi larutan. Molekul air akan berdifusi melintasi membran semi-permeabel dari bejana berisi air murni (A) yang berpotensial air tinggi (hipertonis) menuju bejana berisi larutan (B). Difusi seperti inilah yang disebut osmosis. Dalam proses osmosis, komponen penting lainnya adalah potensial osmosis (PO). jika suatu sistem tidak mendapat tambahan tekanan maka potensial air di dalam sistem tersebut sama dengan potensial osmotiknya. PA = PO + PT

Gambar: Peristiwa Osmosis

Osmosis sebenarnya masih dalam satu pengertian dengan difusi, namun lebih spesifik. Osmosis merupakan proses difusi melalui membran semi-permeabel. Misalnya peristiwa penyerapan air dan mineral dari dalam tanah oleh rambut-rambut akar. Air dapat masuk menembus bilayer fosfolipid sel-sel rambut akar karena  berbagai faktor, antara lain perbedaan gradien konsentrasi, potensial air, dan tekanan. Konsentrasi  larutan pada sel rambut akar lebih tinggi dibandingkan konsentrasi larutan di tanah. Sehingga potensial air pada tanah lebih tinggi  (hipertonis) daripada potensial air di akar dan air terdorong masuk melintasi bilayer fosfolipid. Semakin tinggi konsentrasi larutan maka potensial airnya semakin rendah, karena linarut (zat terlarut) semakin tinggi.