Air: Molekul Ajaib untuk Kehidupan

Halo sobat! Di artikel kali ini gue mau membahas hal yang paling dibutuhkan manusia, juga seluruh makhluk hidup. Yup, it is water. Air selalu ada di sekitar kita, baik itu dalam bentuk cair, es, ataupun uap. Bahkan air ada di dalam tubuh kita, dan menyusun hingga 80% tubuh kita. Bahkan bumi, 2/3 permukaannya ditutupi air. Gak kebayang deh, gimana jadinya kalau gak ada air.

Tapi pernah gak sih kalian mikirin, betapa ajaibnya air ini. Betapa hebat pengaruhnya bagi kehidupan. Dan yang terutama, coba kalian renungkan, betapa Mahakuasanya Tuhan, yang telah nyiptain air ini buat menyokong kehidupan kita semua.

muhammadamin.com

Molekul Air

Dalam percobaan sains, air murni sering juga disebut akuades. Ini untuk membedakan dengan air yang udah bercampur dengan sedikit logam atau atom lain, seperti air sungai atau danau.  Kalian tau kan, rumus kimia air itu H₂O. Artinya, setiap satu molekul air, terdiri dari satu atom oksigen dan dua atom hidrogen yang saling berikatan, dengan ikatan kovalen.

prodiipa.wordpress.com

Hal yang sangat menarik adalah, oksigen ini adalah gas yang bersifat membakar. Tanpa oksigen, gak mungkin bisa dilakukan pembakaran. Kalian yang udah SMA, pasti tau kan, kalau ada persamaan reaksi pembakaran, pasti ada molekul oksigen di sana. Sementara hidrogen adalah gas yang mudah terbakar. Dua atom ini, setelah bergabung menjadi H₂O, menjadi zat yang dapat memadamkan api hasil pembakaran. Sifat senyawanya sangat kontras dengan sifat atom penyusunnya.

Muatan listrik air bernilai nol, artinya netral. Tetapi persebaran elektronnya tidak rata. Elektron milik hidrogen berada lebih dekat dengan oksigen. Hal ini membuat komponen hidrogen sedikit bermuatan positif, sementara komponen oksigen sedikit bermuatan negatif. Karena itu molekul air bersifat polar.

Ketika ada lebih dari satu molekul air bergabung, muatan positif dan negatif ini akan saling tarik menarik dan membentuk ikatan khusus yang disebut ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen ini cenderung lemah dan mudah putus. Namun saat satu ikatan putus, ikatan baru terbentuk. Sehingga, molekul-molekul air merekat kuat, namun tetap berbentuk cair dan memiliki kekentalan (viskositas) yang rendah karena ikatan hidrogennya lemah.

Air sebagai Pengatur Suhu Tubuh yang Baik

Ikatan hidrogen pada air, juga membuat air menahan perubahan temperatur. Meski temperatur udara berubah cepat, temperatur air akan meningkat dan menurun lebih lambat. Kenapa bisa gitu ya? Terus emangnya buat apa?

Coba kalian lihat perbedaan kalor jenis air dan udara. Kalor jenis air bernilai sekitar 4184 J/Kg ^oC, sementara udara bernilai sekitar 1000 J/Kg ^oC. Artinya apa. Ini berarti dibutuhkan kalor/panas/energi sebesar 4184 joule untuk bisa menaikkan suhu 1 Kg air sebesar 1 ^oC. 4 kali lebih besar dari kalor yang dibutuhkan udara dengan masa yang sama agar suhunya naik 1 ^oC.

Sekarang kalian bayangin jika suhu air mudah berubah. Sementara itu terdapat sejumlah besar air dalam tubuh kita. Perubahan suhu udara yang tiba-tiba dapat membuat kita semua demam dan beku tiba-tiba. Makanya, kita harus banyak-banyak bersyukur.

Air juga memerlukan energi termal/panas yang besar untuk menguap. Kalor uap air bernilai sekitar 2,25 x 10⁶ J/Kg. Ini berarti untuk menguapkan 1 kg air, diperlukan energi panas sebesar 2, 25 juta joule. Karena energi panas yang digunakan untuk menguap itu banyak, air akan menyerap energi panas dari lingkungannya. Sehingga suhu di sekitarnya dan air itu sendiri menjadi lebih dingin.

Sekarang mari kita lihat apa gunanya. Suhu tubuh normal kita adalah 36 ^oC. Dan suhu tubuh paling tinggi yang dapat ditoleransi tubuh kita adalah 42 ^oC. Bekerja berjam-jam di bawah panas matahari dapat menaikkan suhu tubuh kita sampai 42 ^oC. Jangankan sampai segitu, 1 atau 2 derajat di atas normal aja, tubuh kita udah terasa panas. Untungnya, kita punya sistem pendingin tubuh alami yang lagi-lagi melibatkan air. Keringat. Dalam kondisi normal, tubuh kita akan mengeluarkan keringat saat tubuh kita mulai menghangat. Nah, saat berkeringat, tubuh kita juga mengeluarkan panas dari dalam tubuh. Caranya yaitu melalui penguapan. Saat keringat itu menguap, ia memerlukan panas yang besar, sehingga ia akan menyerap panas dalam tubuh kita. Akhirnya, suhu tubuh pun menjadi turun.

Es dapat Mengapung di Air, Kenapa Bisa?

wallpaper.sc

Kalau kalian minum es, pasti kalian liat dong kalau es itu mengapung di air. Bahkan, gunung es di kutub utara ataupun selatan yang beratnya mungkin beribu-ribu ton bahkan lebih dapat mengapung di atas air. Padahal biasanya nih ya, kalau kita mencelupkan suatu padatan, misalnya aja besi, ke dalam lelehannya, pasti padatan itu akan tenggelam. Hal itu karena massa jenis padatannya lebih besar daripada lelehannya. Kalian ingat kan hukum Archimedes. Tapi air punya sifat yang unik. Padatan air (es) punya massa jenis yang lebih kecil dari lelehannya (air). Es punya massa jenis sekitar 0,92 g/cm³, sementara massa jenis air sekitar 1 g/cm³. Hal inilah yang bikin es dapat mengapung di air.

Tapi kenapa ya es punya massa jenis yang lebih kecil dari air? Hal ini lagi-lagi disebabkan oleh ikatan hidrogen yang terjadi antarmolekul air. Ikatan hidrogen membuat molekul-molekul air dalam keadaan beku membentuk struktur segi enam seperti sarang lebah. Struktur ini membuat volume es 1/11 kali lebih besar dari volume air, sehingga massa jenis es pun lebih kecil daripada massa jenis air. Ingat, volume berbanding terbalik dengan massa jenis.

Saat air dalam fase cair, ikatan hidrogen itu terurai sehingga molekul-molekul air berikatan lebih dekat dan membentuk struktur yang lebih kental. Air mencapai titik terberat pada suhu 4^oC. Tidak seperti zat lain yang memuai seiring kenaikan suhu, air justru menyusut jika suhunya dinaikkan dari suhu 0 – 4^oC, baru di atas suhu 4^oC air akan memuai.

Dalam 3 paragraf di atas, gue udah jabarin dikit sifat unik air berhubungan dengan suhu dan massa jenis. Tapi apa pentingnya tiu semua? Oke, tentu saja itu semua sangat penting untuk menunjang kehidupan. Sekarang kalian bayangin kalau air gak punya sifat kayak gitu. Saat musim dingin, suhu udara akan cukup dingin untuk membekukan air di sungai atau danau. Permukaan air tentu akan membeku lebih duluan. Tapi kalau es tenggelam di air, maka permukaan yang beku itu bakal tenggelam. Lalu permukaan yang baru akan membeku juga dan tenggelam. Begitu seterusnya sampai seluruh air di sungai atau danau, bahkan laut, membeku. Kalau gitu keadaannya, tentu semua makhluk hidup di air akan mati. Manusia pun berotensi kekuarangan sumber makanan dari air.

Tapi untungnya, Tuhan menciptakan air dengan sifat-sifat yang memang diperuntukkan untuk menunjang kehidupan. Sifat air ini membuat hanya permukaannya saja yang membeku. Sedangkan air di bawah permukaan dengan suhu 4^oC masih memungkinkan adanya kehidupan. Sehingga kita patut bersyukur kepada-Nya atas sifat-sifat air yang unik ini.

Jumlah Air di Bumi Selalu Tetap, kok Bisa?

Iya, satu hal lagi yang harus kita syukuri adalah jumlah air di bumi ini relatif selalu tetap, sejak awal air di bumi ini diciptakan sampai sekarang hingga nanti. Kenapa bisa begitu? Jawabannya adalah karena siklus hidrologi. Sebelumnya, gue udah pernah bahas soal hujan dan siklus hidrologi di artikel ini.

ilmugeografi.com

Di sini akan gue jelaskan lagi secara singkat. Kalian juga bisa perhatiin gambar di atas. Jadi siklus hidrologi/daur air ini adalah proses perputaran air yang melalui berbagai peristiwa dan melibatkan banyak hal. Anggaplah siklus ini dimulai dari peristiwa penguapan air permukaan seperti laut, sungai, dan danau dengan bantuan energi matahari. Penguapan juga terjadi pada air dalam tubuh manusia, hewan, dan tunbuhan. Nah, dalam proses ini air berubah menjadi uap air dan naik ke udara.

Suhu uap air akan turun seiring bertambahnya ketinggian. Pada ketinggian tertentu, uap air akan mengembun dan membentuk titik-titik air yang kita lihat sebagai awan. Lama-kelamaan, jumlah air di awan semakin banyak dan ukurannya semakin besar. Saat titik-titik air sudah cukup besar, ini terlihat dari awan yang besar dan berwarna kelabu, maka air ini akan turun kembali ke bumi sebagai hujan.

Air hujan yang turun ke bumi akan masuk ke aliran sungai, lalu bermuara ke laut atau mungkin danau. Air juga akan diserap ke dalam tanah dan mengisi aliran air bawah tanah, lalu kemudian masuk ke aliran permukaan. Air ini akan mengalami proses penguapan kembali. Begitu seterusnya. Siklus hidrologi ini akan berlangsung teurs menerus, asalkan masih ada matahari, dan membuat jumlah air di bumi relatif selalu tetap.

So, kita wajib bersyukur, walau cuaca panas menyengat ataupun hujan lebat. Karena itu semua meruakan bagian dari siklus hidrologi yang telah Tuhan rancang untuk kehidupan kita semua.

***

Oke deh, itu dulu pembahasan gue seputar sifat-sifat ajaib air. Sebenarnya, masih banyak sifat-sifat menarik dari air ini, juga zat-zat lain yang ada di alam. Tinggal kita aja mau atau enggak menggali dan memikirkannya. Alam semesta inidiciptakan oleh Tuhan yang Mahasempurna. Dan Dia tidak menciptakan sesuatupun dengan sia-sia. Jadi mulai sekarang, mari kita lebih banyak memikirkan ciptaan Tuhan yang sempurna ini. Agar kita lebih banyak bersyukur dan memahami betapa banyaknya karunia yang Tuhan berikan kepada kita. Terakhir, gue berpesan kepada kalian semua, untuk tidak menyia-nyiakan air dan tidak merusak alam. Okee!

Sumber:

Harun Yahya. Kesempurnaan Pencitaan Atom.

Andrian Ari A., M.Sc. Bahan Ajar Kimia Dasar. Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta.

allancipta.blogspot.in/2012/12/mengapa-suhu-air-lebih-rendah-dari-suhu_14.html

www.bukupedia.net/2016/03/pengertian-dan-rumus-kalor-uap-serta-contoh-soalnya.html

www.anakagronomy.com/2014/10/karakteristik-molekul-air.html

www.anakagronomy.com/2014/08/struktur-molekul-air-dan-ikatan-hidrogen.html

usaha321.net/sifat-fisik-dan-kimia-air.html

id.wikipedia.org/wiki/air

ajaibdananeh.blogspot.com/2015/02/sifat-anomali-air.html