Unsur-Unsur Air, Fasa Diagram dan Siklusnya

Air merupakan larutan yang sangat penting dan sangat dibutuhkan di dunia ini. Air merupakan 75% bagian yang menyelimuti permukaan bumi yang merupakan bagian dari laut, sungai, dan danau. Jika tidak terdapat air dalam kehidupan ini maka tidak akan terjadi keberlangsungan hidup. Selain itu 2/3 dari tubuh manusia juga merupakan air. Selain digunakan sebagai sumber untuk minum, mencuci, dan memasak, air juga dibutuhkan sebagai irigasi tanaman, membersihkan jalanan, pemanasan bahkan dapat digunakan sebagai sumber listrik tenaga air.

Unsur-Unsur Air

Secara kimia, air tersusun atas hidrogen dan oksigen membentuk H₂O. Ikatan yang dibentuk adalah ikatan hidrogen yang sangat kuat karena terdapat pemakaian atm bersama antara hidrogen dengan oksigen. Atom oksigen memiliki nilai afinitas elektron yang lebih tinggi dibandingkan dengan atom hidrogen, kemudian elektron yang terdapat pada ikatan hidrogen dan oksigen cenderung akan bergerak atau berkumpul pada oksigen dikarenakan nilai elektronegativitas dari oksigen yang sangat tinggi. stuktur H-O-H pada air memberikan nilai sudut sebesar 104,5^o yang memberikan struktur membentuk huruf ” V “. Hal tersebut dikarenakan elektron yang terdapat pada atom oksigen yang merupakan elektronegatif dan kedua atom hidrogen yang bersifat elektropositif membentuk senyawa polar. Sehingga air diikatan sebagai senyawa polar.

Senyawa polar dapat berikatan dengan sangat mudah dengan senyawa polar lainnya. Berbeda halnya jika dicampurkan dengan senyawa non polar seperti minyak yang menyebabkan tidak tercampurnya antara air dengan minyak. Kemudian, ikatan hidrogen yang dihasilkan memberikan keunikan tersendiri. Apa itu? Ikatan hidrogen dapat memberikan densitas yang rendah pada es daripada air dalam keadaan cair. Satu molekul air dapat membentuk 4 ikatan hidrogen dengan molekul tetangganya. Kemudian ketika es mulai mencair, banyak ikatan hidrogen yang yang mulai terurai sehingga dapat dikatakan molekul air dalam keadaan cair memiliki densitas yang lebih tinggi dibandingkan dalam keadaan padat.

Air juga memiliki titik didih yang cukup tinggi untuk molekul yang berukuran kecil. Air mendidih pada suhu 100^oC. Untuk membuat air tersebut mendidih, dibutuhkan energi yang cukup untuk memberikan getaran pada ikatan hidrogen pada air tersebut. Yang membedakan titik didih antara air dengan senyawa yang membentuk ikatan hidrogen lainnya seperti H₂S yaitu massa molar dari senyawa tersebut. Semakin tinggi massa molar tersebut, maka suhu yang dibutuhkan untuk mendidihkan air akan lebih tinggi. Hal tersebut juga sama dengan titik leleh dari senyawa tersebut.

[table]

[tr][th]Senyawa[/th] [th]Titik didih (^oC)[/th] [th]Titik Leleh (^oC)[/th][/tr]

[tr][td]H₂O[/td] [td]100[/td] [td]0[/td][/tr]

[tr][td]HF[/td] [td]19,5[/td] [td]-83,6[/td][/tr]

[tr][td]NH₃[/td] [td]-33,34[/td] [td] -77,73[/td][/tr]

[tr][td]CH₄[/td] [td]-161,5[/td] [td]-182[/td][/tr]

[/table]

Baca Juga : Unsur Lingkungan Biotik, pH dalam Air

Selain unsur-unsur tersebut, terdapat beberapa unsur lainnya yang sangat membuat ciri atau faktor dari air tersebut seperti:

1. pH : parameter yang digunakan untuk mengetahui apakah air tersebut memiliki sifat asam, netral atau basa
2. Turbiditas : Yang digunakan untuk menunjukkan TSS di dalam air.
3. Kalsium dan Magnesium : Merupakan parameter yang digunakan untuk mengetahui tingkat kesadahan air.
4. Kadar total besi : Kadar Fe yang terdapat didalam air. Jika terlalu tinggi dapat menyebabkan air menjadi berwarna kuning dan berbau tidak sedap.
5. Ammonium ion: konsentrasi ini dapat membuat kadar NH₃ yang tinggi dan mempecepat terjadinya korosi pada tembaga dengan membentuk senyawa kompleks garam tembaga-ammonium, sehingga tidak aman jika terlalu tinggi karena dapat menyebabkan kebocoran pada pipa-pipa.
6. BOD (Biochemical Oxygen Demand) : semakin tingginya konsentrasi BOD yang tinggi akan membuat air tersebut menjadi tidak aman karena tingginya oksigen yang dibutuhkan untuk organisme merusak senyawa material organik tertentu.

Diagram Fasa Air

Air memiliki diagram fasa abnormal karena rapatan es yang rendah daripada rapatan cairnya. Prinsip Le Chatelier menunjukan bahwa fasa yang lebih rapat memiliki keunggulan karena kenaikan tekanan untuk menjadi air, pengaruh naiknya tekanan pada fase es yang lebih rendah mengakibatkan lelehnya es menjadi fase cair yang lebih besar daripada rapatannya. Inilah sifat anomali air yang membuat orang dapat bermain ice skatting diatas es. Jika tekanan dari sepatu es cukup untuk melelehkan es pada bagian permukaan sehingga lapisan air yang terjadi membuat sepatu dapat meluncur dengan mudah sekalipun pada suhu -300^oC.

Struktur dari air sendiri sangatlah penting. Struktur es sangat bagus diteliti untuk mengetahui struktur air. Es yang terbentuk dalam kesetimbangan denga air pada 0^oC dan pada 1 atm memiliki struktur es pada umumnya. Terdapat tatanan tidak terhingga dari atom oksigen, masing-masing dari atom tersebut dikelilingi oleh atom O dengan struktur tertrahedral dengan ikatan hidrogen.

Sebenarnya struktur dari air masih memiliki beberapa perdebatan. Strukturnya tidak acak seperti yang terdapat di alam yang terdiri atas molekul polar dan juga terdapat sedikit molekul non polar yang berupa bulatan. Tetapi, struktur yang terdapat di dalam air tersebut memiliki keteraturan karena adanya ikatan hidrogen. Pada struktur es tersebut, atom atom oksigen memiliki jarak 2.75A. Kemudian, dalam suatu model air memiliki beberapa hal diantaranya:

• Beberapa interstisi mengandung molekul air yang bukan milik jaringan melainkan malah mengganggunya
• Jaringan tersebut merupakan suatu “tambalan” dan tidak meluas sepanjang jarak yang panjang tanpa patah
• Daerah daerah yang pendek terbentuk kembali
• Jaringan agak berkembang jika dibandingkan dengan es pada umumnya

Baca Juga : Penurunan tekanan uap, Gas monoatomik

Siklus Air

Air di dalam bumi selalu bergerak. Air bergerak dari daratan atau dari laut menuju ke atmosfer dan membentuk awan kemudian turun kembali kedaratan yang disebut dengan siklus air. Air, udara, matahari, gravitasi sangat berperan penting dalam memberikan siklus air tersebut.

Panas dari matahari menyebabkan terjadinya evaporasi pada air. Kemudian karena terdapat kelembaban tekanan dan suhu pada atmosfir maka terbentuklah awan. Yang merupakan titik-tiik air. Kemudian gravitasi membuat air tersebut turun kembali ke daratan yang disebut dengan hujan.

Baca juga: Cara Menghitung Debit Air dalam Pipa, Jenis-jenis Ekosistem Air Tawar.

Demikian penjelasan mengenai unsur-unsur air, diagram fasa dan siklusnya. Semoga bermanfaat.