Air

Berkas:Segelas Air Dingin.png

Air, substansi yang penting bagi kehidupan.

(Lihat hak cipta)

Air adalah suatu zat kimia yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang diketahui sampai saat ini di bumi , tetapi tidak di planet lain . Air menutupi hampir 71% permukaan bumi. Terdapat 1,4 triliun kilometer kubik (330 juta mil³) tersedia di bumi. Air sebagian besar terdapat di laut (air asin) dan pada lapisan-lapisan es (di kutub dan puncak-puncak gunung), akan tetapi juga dapat hadir sebagai awan, hujan, sungai, muka air tawar, danau, uap air, dan lautan es. Air dalam obyek-obyek tersebut bergerak mengikuti suatu siklus air, yaitu: melalui penguapan, hujan, dan aliran air di atas permukaan tanah (runoff, meliputi mata air, sungai, muara) menuju laut. Air bersih penting bagi kehidupan manusia. Di banyak tempat di dunia terjadi kekurangan persediaan air. Selain di bumi, sejumlah besar air juga diperkirakan terdapat pada kutub utara dan selatan planet Mars, serta pada bulan-bulan Europa dan Enceladus. Air dapat berwujud padatan (es), cairan (air) dan gas (uap air). Air merupakan satu-satunya zat yang secara alami terdapat di permukaan bumi dalam ketiga wujudnya tersebut . Pengaturan air yang kurang baik dapat menyebakan kekurangan air, monopolisasi serta privatisasi dan bahkan menyulut konflik .

Sifat-sifat kimia dan fisika

Artikel utama: Air (molekul)

Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H₂O: satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar) and temperatur 273,15 K (0 °C). Zat kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting, yang memiliki kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam-garam, gula, asam, beberapa jenis gas dan banyak macam molekul organik.

Keadaan air yang berbentuk cair merupakan suatu keadaan yang tidak umum dalam kondisi normal, terlebih lagi dengan memperhatikan hubungan antara hidrida-hidrida lain yang mirip dalam kolom oksigen pada tabel periodik, yang mengisyaratkan bahwa air seharusnya berbentuk gas, sebagaimana hidrogen sulfida. Dengan memperhatikan tabel periodik, terlihat bahwa unsur-unsur yang mengelilingi oksigen adalah nitrogen, flor, dan fosfor, sulfur dan klor. Semua elemen-elemen ini apabila berikatan dengan hidrogen akan menghasilkan gas pada temperatur dan tekanan normal. Alasan mengapa hidrogen berikatan dengan oksigen membentuk fasa berkeadaan cair, adalah karena oksigen lebih bersifat elektronegatif ketimbang elemen-elemen lain tersebut (kecuali flor). Tarikan atom oksigen pada elektron-elektron ikatan jauh lebih kuat dari pada yang dilakukan oleh atom hidrogen, meninggalkan jumlah muatan positif pada kedua atom hidrogen, dan jumlah muatan negatif pada atom oksigen. Adanya muatan pada tiap-tiap atom tersebut membuat molekul air memiliki sejumlah momen dipol. Gaya tarik-menarik listrik antar molekul-molekul air akibat adanya dipol ini membuat masing-masing molekul saling berdekatan, membuatnya sulit untuk dipisahkan dan yang pada akhirnya menaikkan titik didih air. Gaya tarik-menarik ini disebut sebagai ikatan hidrogen.

Air sering disebut sebagai pelarut universal karena air melarutkan banyak zat kimia. Air berada dalam kesetimbangan dinamis antara fasa cair dan padat di bawah tekanan dan temperatur standar. Dalam bentuk ion, air dapat dideskripsikan sebagai sebuah ion hidrogen (H⁺) yang berasosiasi (berikatan) dengan sebuah ion hidroksida (OH^-).

Tingginya konsentrasi kapur terlarut membuat warna air dari Air Terjun Havasu terlihat berwarna turquoise.

Elektrolisis air

      Artikel utama: elektrolisis air

Molekul air dapat diuraikan menjadi unsur-unsur asalnya dengan mengalirinya arus listrik. Proses ini disebut elektrolisis air. Pada katoda, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H₂ dan ion hidrokida (OH^-). Sementara itu pada anoda, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen (O₂), melepaskan 4 ion H⁺ serta mengalirkan elektron ke katoda. Ion H⁺ dan OH^- mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksi keseluruhan yang setara dari elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut.

      ${\mbox{ }}2H_{2}O(l)\rightarrow 2H_{2}(g)+O_{2}(g)\,$

Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dari reaksi ini membentuk gelembung pada elektroda dan dapat dikumpulkan. Prinsip ini kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan hidrogen dan hidrogen peroksida (H₂O₂) yang dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan hidrogen .

Kelarutan (solvasi)

Air adalah pelarut yang kuat, melarutkan banyak jenis zat kimia. Zat-zat yang bercampur dan larut dengan baik dalam air (misalnya garam-garam) disebut sebagai zat-zat "hidrofilik" (pencinta air), dan zat-zat yang tidak mudah tercampur dengan air (misalnya lemak dan minyak), disebut sebagai zat-zat "hidrofobik" (takut-air). Kelarutan suatu zat dalam air ditentukan oleh dapat tidaknya zat tersebut menandingi kekuatan gaya tarik-menarik listrik (gaya intermolekul dipol-dipol) antara molekul-molekul air. Jika suatu zat tidak mampu menandingi gaya tarik-menarik antar molekul air, molekul-molekul zat tersebut tidak larut dan akan mengendap dalam air.

Kohesi dan adesi

Butir-butir embun menempel pada jaring laba-laba.

Air menempel pada sesamanya (kohesi) karena air bersifat polar. Air memiliki sejumlah muatan parsial negatif (σ-) dekat atom oksigen akibat pasangan elektron yang (hampir) tidak digunakan bersama, dan sejumlah muatan parsial positif (σ+) dekat atom oksigen. Dalam air hal ini terjadi karena atom oksigen bersifat lebih electronegative dibandingkan atom hidrogen—yang berarti, ia (atom oksigen) memiliki lebih "kekuatan tarik" pada elektron-elektron yang dimiliki bersama dalam molekul, menarik elektron-elektron lebih dekat ke arahnya (juga berarti menarik muatan negatif elektron-elektron tersebut) dan membuat daerah di sekitar atom oksigen bermuatan lebih negatif ketimbang daerah-daerah di sekitar kedua atom hidrogen.

Air memiliki pula sifat adesi yang tinggi disebabkan oleh sifat alami ke-polar-annya.

Sains semu air

Profesor Masaru Emoto, seorang peneliti dari Hado Institute di Tokyo, Jepang pada tahun 2003 melalui penelitiannya mengungkapkan suatu keanehan pada sifat air. Melalui pengamatan nya terhadap lebih dari dua ribu contoh foto kristal air yang dikumpulkannya dari berbagai penjuru dunia, Emoto menemukan bahwa partikel atom air ternyata bisa berubah-ubah tergantung perasaan manusia disekelilingnya .

Emoto juga menemukan bahwa partikel kristal air terlihat menjadi "indah" dan "mengagumkan" apabila mendapat reaksi positif disekitarnya, misalnya dengan kegembiraan dan kebahagiaan.Namun partikel kristal air terlihat menjadi "buruk" dan "tidak sedap dipandang mata" apabila mendapat efek negatif disekitarnya, seperti kesedihan dan bencana.Lebih dari dua ribu buah foto kristal air terdapat didalam buku Message from water yang dikarangnya sebagai pembuktian kesimpulan nya sehingga hal ini berpeluang menjadi suatu terobosan dalam meyakini keajaiban alam. Emoto menyimpulkan bahwa partikel air dapat dipengaruhi oleh suara musik, doa-doa dan kata-kata yang ditulis dan dicelupkan kedalam air tersebut .

Rujukan

Rujukan umum

• (Inggris) OA Jones, JN Lester and N Voulvoulis, Pharmaceuticals: a threat to drinking water? TRENDS in Biotechnology 23(4): 163, 2005
• (Inggris) Franks, F (Ed), Water, A comprehensive treatise, Plenum Press, New York, 1972-1982
• (Inggris) Property of Water and Water Steam w Thermodynamic Surface
• (Inggris) PH Gleick and associates, The World's Water: The Biennial Report on Freshwater Resources. Island Press, Washington, D.C. (published every two years, beginning in 1998.)
• (Inggris) Marks, William E., The Holy Order of Water: Healing Earth's Waters and Ourselves. Bell Pond Books ( a div. of Steiner Books), Great Barrington, MA, November 2001 [ISBN 0-88010-483-X]

Air sebagai sumber daya alam alami

• (Inggris) Gleick, Peter H. The World's Water: The Biennial Report on Freshwater Resources. Washington: Island Press.  (November 10, 2006)| ISBN-13: 9781597261050]
• Postel, Sandra (1997, second edition). Last Oasis: Facing Water Scarcity. New York: Norton Press. 
• (Inggris) Anderson (1991). Water Rights: Scarce Resource Allocation, Bureaucracy, and the Environment. 
• (Inggris) Marq de Villiers (2003, revised edition). Water: The Fate of Our Most Precious Resource. 
• (Inggris) Diane Raines Ward (2002). Water Wars: Drought, Flood, Folly and the Politics of Thirst. 
• (Inggris) Miriam R. Lowi (1995). Water and Power: The Politics of a Scarce Resource in the Jordan River Basin.  (Cambridge Middle East Library)
• (Inggris) Worster, Donald (1992). Rivers of Empire: Water, Aridity, and the Growth of the American West. 
• (Inggris) Reisner, Marc (1993). Cadillac Desert: The American West and Its Disappearing Water. 
• (Inggris) Maude Barlow, Tony Clarke (2003). Blue Gold: The Fight to Stop the Corporate Theft of the World's Water. 
• (Inggris) Vandana Shiva (2002). Water Wars: Privatization, Pollution, and Profit. ISBN 0-7453-1837-1. 
• (Inggris) Anita Roddick; et al. (2004). Troubled Water: Saints, Sinners, Truth And Lies About The Global Water Crisis. Pemeliharaan CS1: Penggunaan et al. yang eksplisit (link)
• (Inggris) William E. Marks (2001). The Holy Order of Water: Healing Earths Waters and Ourselves. 

Bacaan lebih lanjut

• (Inggris) J. Lobaugh and Gregory A. Voth, A quantum model for water: Equilibrium and dynamical properties, The Journal of Chemical Physics -- February 8, 1997 -- Volume 106, Issue 6, pp. 2400-2410 doi:10.1063/1.473151
• (Inggris) Kyoko Watanabe and Michael L. Klein, Effective pair potentials and the properties of water, Chemical Physics Volume 131, Issues 2-3 , 15 March 1989, Pages 157-167 doi:10.1016/0301-0104(89)80166-1
• (Inggris) Frank H. Stillinger and Aneesur Rahman, Improved simulation of liquid water by molecular dynamics, The Journal of Chemical Physics -- February 15, 1974 -- Volume 60, Issue 4, pp. 1545-1557 doi:10.1063/1.1681229
• (Inggris) R. J. Speedy and C. A. Angell, Isothermal compressibility of supercooled water and evidence for a thermodynamic singularity at –45°C, The Journal of Chemical Physics -- August 1, 1976 -- Volume 65, Issue 3, pp. 851-858 doi:10.1063/1.433153

Lihat pula

• Awan
• Banjir
• Es
• Embun
• Danau
• Hidrologi
• Hujan
• Laut
• Salju
• Sungai