AIR KELESTARIAN HIDUP

BAB 3

AIR DAN KELESTARIAN LINGKUNGAN

Air begitu umum bagi kita sehingga kita mudah mengabaikan keistimewaannya sebagai suatu substansi dengan kualitas luar biasa. Mengamati ciri-cirinya, kita dapat melacak perilaku unik air sampai ke struktur dan interaksi dari molekul-molekulnya.

Popularitas molekuk air menghasilkan ikatan hidrogen

Dua atom hidrogennya bergabung dengan satu atom oksigen dalam suatu ikatan kovalen tunggal. Molekul air dengan bentuk seperti huruf V yang melebar, adalah molekul polar, ini berarti ujung-ujun yang berseberangan dari molekul tersebut memiliki muatan berlawanan.

Sifat anomali air muncul karena adanya gaya tarik menarik anatara molekul-molekul polarnya. Kita akan mempelajari empat sifat air yang berpera dalam kelestrin bumi sebagai lingkungan hidup. Perilaku kohesi air kemampuannya untuk menstabilkan suhu, pemuaiannya pada saat membeku, dan keserbagunaannya sebagai pelarut.

Organisme bergantung pada kohesi moleku-molekul air

Molekul-molekul air bersatu sebagai akibat adanya ikatan hidrogen. Pada saat air berada pada wujud cair, ikatan hidrgennya sangat rapuh, kekuatannya hanya sekitar seperduapuluh dari kekuatan ikatan kovalen.dalam waktu yang singkat sejumlah tertentu dari seluruh molekul air akan berikatan dengan molekul tetangganya, membuat molekul air lebih teratur dibanding cairan lainnya. Secara keseluruhan, ikatan hidrogen menyatukan substansi tersebut, suatu fenomena yang disebut kohesi.

Pada tumbuhan, kohesi yang terjadi karena adanya ikatan hidrogen berperan pada pengangkutan (transpor) air yang melawan gravitasi. Adhesi, melekatnya satu zat pada zat lain juga berperan adhesi air pada dinding pembuluh membantu melawan gravitasi.

Hal yang berkaitan dengan kohesi adalah tegangan permukaan yaitu ukuran seberapa sulitnya permukaan suatu cairan diregang atau dipecahkan.

Air mengatur suhu dibumi

Panas dan suhu

Segala suatu yang bergerak memilii energi kinetik, energi pergerakan. Semakin cepat suatu molekul bergerak semakin besar pula energi kinetiknya. Panas adalah ukuran kuantitas total energi kinetik yang diakibatkan oleh pergerakan molekuler dalam suatu materi. Suhu megukur besarnya intensitas panas yang ditimbulkan oleh rata-rata energi kinetik molekul. Ada hubungan antara panas dan suhu, tapi keduanya tidak sama.

Apabila dua objek dengan suhu berbeda didekatkan, panas akan merambat dari objek yang lebih hangat ke objek yang lebih dingin sampai kedua objek memiliki suhu yang sama.

Panas jenis air yang besar

Panas jenis dari suatu zat adalah panas yang harus diserap atau dibebaskan agar 1 g zatb tersebut dapat mengubah suhunya sebesar 1⁰C.

Pendinginan melalui penguapan

Molekul-molekul dari zat cair tetap berdekatan satu denga yang lain karena salig tarik-menarik. Perhatikan bahwa kecepatan pergerakan molekul bervaariasi, dan bahwa suhu merupakan rata-rataa energi kinetik molekul. Jika cairan dipanaskan, maka rata-rata energi kinetik molekulnya meningkat dan cairan akan menguap lebih cepat lagi.

Panas penguapan adalah sejumlah panas yang harus diserag oleh 1 g cairan supaya dapat berubah dari wujud cair ke wujud gas. Panas penguapan air yang tinggi membantu menstabilkan iklim dibumi. Ketika cairan menguap permukaan cairan yang tidak menguap akan tetap dingin.

Pendinginan air melalui penguapan berperan pada kestabilan suhu didanau dan kolam dan juga memberikan suatu mekanisme yang dapat mencegah organisme darat dan over heating (kepanasan).

Lautan dan danau tidak membeku menjadi padatan karena es mengapung

Pada suhu diatas 4⁰C, air bersifat seperti cairan pada umumnya, mengembang ketika panas dan mengerut ketika dingin. Air mulai membeku ketika molekul-molekulnya mulai bergerak lambat sehingga tidaak mampu memutuskan ikatan hidrogen. Kemampuan es untuk mengapung, sebagai akibat mengembangnya air ketika dipadatkan, merupakan faktor penting dalam kelestarian lingkungan.

Air adalah pelarut kehidupan

Sebutir gula dalam segelas air pasti akan larut. Cairan yang merupakan campuran homogen dari dua atau lebih zat disebut larutan. Bahan yang bersifat melarutkan dari larutan disebut zat pelarut, dan zat yang dilarutkan disebut zat terlarut. Dalam hal ini, air adalah zat pelarut dan gula adalah zat terlarut. Suatu larutan aqueous adalah larutan dimana zat pelarutnya adala air.

Zat hidrofilik dan hidrofobik

Semua zat yang memiliki afinitas terhadap air, baik yang bersifatt ionik ataupun polar, disebut hidrofilik (dari bahasa Yunani Hydro “air” dan philios, “cinta”).

Konsentarasi zat terlrut dalam larrutan aqueous

Biokimia bisa disebut sebagai kimia “basah”. Sebagian besar reaksi kimia yang terjadi di organisme melibatkan zat terlarut yang dapat teralrut didalam air. Berat molekul adalah jumalah seluruh berat atom-atom dalam molekul, sehingga berat molekul sukrosa adalah 342 dalton.

Keuntungan praktis ddalam mengukur jumlah bahan kimia dalam mol adalah bahwa satu mol suat zat memiliki jumlah molekul yang pasti sama dengan satu mol zat lainnya. Molaritas-jumlah mol zat terlarut 1 liter larutan-adalah unit konsetrasi yang paling sering digunakan para ahli biologi untuk membuat larutan dengan aqueous.

Penguraian molekul air

Pada suatu saat tertentu, satu atom hidrogen yang digunakan bersama dau molekul air dalam suatu ikatan hidrogen bergeser dari satu molekul ke molekul lain.

Organisme bersifat peka terhadap perubahan pH

Asam dan basa

Asam, menurut definisi yang paling sering digunakan oleh ahli biologi adalah suatu zat yang dapat meningkatkan konsentrasi H⁺ dalam larutan.

Skala pH

Dalam segala larutan, hasil kali (produk) dari konsentrasi H⁺  dan OH adalah konstan pada 10^-14 M. Ini dapat ditulis [H⁺][OH^-]=10^-14 M²

Penyangga (buffer)

Nilai pH internal darri sebagian besar sel hidup mendekati 7. Perubahan pH walau hanya sedikit saja dapat berbahasya, karena proses kimia pada sel sangat peka terhadap konsentrasi ion hidrogen dan ion hidroksida.

Pengendapan asam mengacam kelestarian lingkungan

Melihat ketergantungan seluruh kehidupan kepada air, maka pencemaran sungai, danau dan lautan menjadi masalah lingkungan yang penting. Pengendapan asam meliputi hujan salju, atau kabut yang memiliki pH kurang dari 5,6.

Pengendapan asam terutama disebabkan oleh keberadaan sulfur oksida dan nitrogen oksida diatmosfer yaitu seenyawa-senyawa gas yang bereaksi dengan air diudara untuk membentuk asam kuat dan jatuh kebumi dengan hujan dan salju.