Zat Penyusun Air: Pengertian dan Macam-macamnya

Zat penyusun air – Grameds, pernah nggak kamu dalam sehari saja tidak menggunakan air sama sekali? Nggak mungkin deh rasanya bisa sehari hidup tanpa setetes air pun.

Tanpa adanya air dalam satu hari, artinya kamu tidak akan minum, makan, mandi, cuci tangan, makan, memasak, membersihkan kotoran, dan berbagai macam aktivitas lainnya.
Hal ini menunjukkan betapa pentingnya air untuk kehidupan kita. Kenapa sih air bisa begitu penting? Terbuat dari apakah air ini , sehingga air menjadi kebutuhan utama di bumi ini?

The Hidden Messages In Water

Dalam kesempatan kali ini, kita akan mengulas tentang zat penyusun air. Siapkan diri untuk mengulas bahasan ini ya, Grameds!

Sekilas Mengenai Air

Air merupakan senyawa yang sangat penting bagi seluruh kehidupan di planet ini. Hampir 71% permukaan Bumi diselimuti oleh air. Menurut laporan yang dirangkum oleh US Geological Survey yang merupakan Lembaga Survei Geologi di Amerika Serikat, air di Bumi yang digambarkan dalam model bola memiliki volume sebesar 332.500.000 mil kubik (mi3) atau 1,386 juta kilometer kubik (km3). Sangat banyak bukan?

Dari sudut keilmuan hayati, air memiliki sifat-sifat yang penting untuk berlangsungnya sebuah kehidupan. Air dapat memunculkan reaksi yang mendorong senyawa organik untuk melakukan replikasi. Dengan demikian, semua makhluk hidup bergantung pada keberadaan air, tanpa adanya air, maka makhluk hidup akan sulit untuk hidup.

Selain itu, air dapat berfungsi untuk melancarkan proses metabolisme dan metabolissme itu merupakan salah satu ciri-ciri makhluk hidup. Pada tumbuhan, air juga dibutuhkan untuk kebutuhan fotosintesis dan respirasi. Sedangkan pada hewan dan manusia air dibutuhkan untuk memenuhi cairan dalam tubuh.

Apa Saja Zat Penyusun Air?

Semua materi yang ada di bumi ini terbuat dari zat kecil yang disebut sebagai atom. Unsur yang menyusun suatu benda, termasuk air juga terdiri atas atom-atom. Air tersusun atas oksigen (O2) dan hidrogen (H).

Tepatnya, air terbentuk oleh tiga atom, yakni dua atom oksigen dan satu atom hidrogen. Masing-masing atom hidrogen terhubung dengan atom oksigen melalui satu ikatan kimia. Itulah mengapa air sering juga disebut dengan H2O. Ketiga atom tersebut membentuk molekul air.

Mungkin kamu penasaran, dalam setetes air ada berapa molekul air yang dapat ditemukan? Sangat banyak, jumlahnya mencapai milyaran molekul air.

Pada umumnya, atom hidrogen hanya memiliki inti atau nucleus yang terdiri dari dua proton. Sementara itu, pada kadar yang sangat kecil, di dalam air juga ditemukan dua jenis isotop, yakhni deuterium dan tritium. Deuterium oksida (D2O) merupakan air berat yang memiliki peran penting dalam penelitian kimia. Selain itu, juga digunakan sebagai moderator neutron pada reaktor nuklir.

Hidrogen dan Medical Gas

Meskipun molekul air H2O tampak sederhana, tetapi air memiliki sifat kimia dan fisika yang sangat kompleks. Misalnya saja, titik leleh (melting point) air berada pada temperatur 0 derajat celcius dan titik didihnya 100 derajat celcius. Titik ini jauh dari ekspektasi jika dibandingkan dengan ikatan kimia yang sejenis semisal hidrogen sulfida dan ammonia.

Dalam bentuk padat, es memiliki kerapatannya lebih kecil dibandingkan berbentuk air. Padahal, kebanyakan benda padat memiliki kerapatan yang lebih tinggi dibandingkan bentuk air. Sebab utama dari anomali ini adalah struktur elektronik molekul pada air.
Susunan elektron di dalam air dapat direpresentasikan oleh gambar berikut ini

Setiap pasang titik mewakili elektron yang disebut sebagai unshared electron (karena electron hanya terdapat pada atom oksigen). Situasi ini dapat digambarkan dengan menempatkan molekul air di dalam sebuah kubus.

Setiap simbol panah atas bawah menggambarkan sepasang unshared electron. Struktur elektronik ini menjelaskan adanya ikatan hidrogen. Agar lebih mengenali zat penyusun air, kita akan membahasnya lebih detail pada ulasan di bawah ini.

1. Hidrogen

Dalam Bahasa latin, hidrogen disebut dengan hydrogenium. Sementara itu, dalam Bahasa Yunani, hidrogen terbentuk dari kata hydro yang artinya air dan genes yang artinya membentuk. Dengan demikian, hidrogen merupakan zat yang membentuk air, sehingga tidak heran jika unsur ini juga disebut sebagai zat air.

Hidrogen merupakan unsur kimia yang paling ringan di dunia, yaitu dengan massa atom sebesar 1,00794 satuan massa atom. Pada tabel periodik kimia, hidrogen memiliki nomor atom 1 dan disimbolkan dengan huruf H. Sifat hidrogen pada temperatur dan tekanan standar adalah tidak berwarna, tidak berbau, bervalensi tunggal, bersifat non logam, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar.

Karena jumlahnya yang sangat melimpah, hidrogen menjadi unsur yang paling banyak di alam semesta dengan persentase sekitar 75% dari total massa yang ada di alam semesta. Mayoritas bintang dan planet yang ada di alam semesta dihasilkan dari hidrogen yang berupa plasma.

Awan molekul H2 sejauh ini diasosiasikan sebagai salah satu penyebab terjadinya pembentukan bintang. Hidrogen memiliki peranan yang penting dalam pemberian energi pada bintang melalui reaksi proton-proton dan fusi nuklir daur CNO.

Di alam semesta ini, kebanyakan hidrogen ditemukan dalam keadaan atomik dan plasma. Hidrogen dalam kedua bentuk ini memiliki sifat yang berbeda dengan molekul hidrogen. Dalam keadaan di planet ini, unsur hidrogen seringkali ditemukan dalam keadaan gas diatomik H2.

Sebagaimana penjelasan sebelumnya, massa gas hidrogen sangat ringan. Hal ini dikarenakan massa atom hidrogen merupakan atom dengan massa terkecil. Hal ini menyebabkan hidrogen menjadi sangat langka di bumi, karena hidrogen sangat mudah lepas dari gravitasi bumi.

Meskipun demikian, hidrogen tetap menjadi unsur yang paling melimpah di muka bumi ini. Di dalam Inorganic Chemistry karya Gary L. Miessler, disebutkan bahwa kebanyakan hidrogen di bumi dalam keadaan bersenyawa dengan unsur lain, sebagaimana air (H2O) dan hydrocarbon (CH).

2. Oksigen

Penyusun air berikutnya adalah oksigen. Dalam bahasa latin, oxygenium disebut juga sebagai zat pembakar atau zat asam. Pada tabel periodik, oksigen dilambangkan dengan huruf O dan memiliki nomor atom 8. Oksigen merupakan unsur nonlogam golongan IVA dan dapat bereaksi secara mudah dengan semua unsur lainnya.

Oksigen tidak mengeluarkan bau, warna, dan tidak memiliki rasa pada temperatur dan tekanan normal. Soal kelimpahan, oksigen menempati urutan ketiga terbanyak di bumi setelah hidrogen dan helium dan unsur ini merupakan unsur yang paling banyak ditemukan di kerak bumi. Persentase oksigen pada atmosfer bumi adalah sebesar 20,9%.

Seluruh kelompok molekul organik pada makhluk hidup, seperti karbohidrat, protein, dan lemak mengandung unsur oksigen di dalamnya. Oksigen juga terdapat pada senyawa anorganik yang terkandung di dalam gigi, cangkang, dan tulang hewan. Sebagian besar oksigen yang ditemukan di dalam tubuh makhluk hidup berada dalam bentuk air (H2O).

Dalam bentuk O2, oksigen dihasilkan dari air oleh ganggang, sianobakteri, dan tumbuhan selama proses fotosintesis. Oksigen selama ini paling dikenal sebagai unsur yang dihirup dalam proses respirasi sel oleh semua makhluk hidup. Sedangkan bagi organisme anaerob, yakni organisme yang merupakan bentuk paling dominan pada masa awal evolusi kehidupan, oksigen justru dapat menjadi racun.

Kelarutan Air

Air merupakan pelarut yang kuat dan universal, karena dapat melarutkan berbagai macam zat kimia. Hal ini dikarenakan air berada dalam keseimbangan dinamis antara fase padat dan cair, selama berada berada di tekanan dan temperatur standar. Kemampuan suatu zat untuk larut ke dalam air disebut solvation.

Zat-zat yang dapat larut dan bercampur dengan baik di dalam air disebut zat hidrofilik. Sementara zat yang tidak dapat larut dan tercampur dengan baik di dalam air (seperti minyak dan lemak) disebut zat hidrofobik.

Kelarutan zat di dalam air bergantung pada kekuatan zat tersebut untuk menandingi kekuatan gaya tarik-menarik listrik yang terdapat di antara molekul-molekul air. Jika zat tersebut memiliki kekuatan yang mampu menandingi gaya tarik-menarik listrik antar molekul air, maka zat tersebut akan larut di dalam air. Sebaliknya, jika zat tersebut tidak mampu menandingi gaya tarik-menarik tersebut, zat tersebut tidak akan larut ke dalam air.

Tegangan Permukaan Air

Sebelum masuk ke dalam penjelasan mengenai tegangan permukaan air, ada baiknya kita memahami tentang kohesi-adhesi lebih dulu. Kohesi adalah gaya tarik-menarik antara molekul yang sejenis. Sedangkan adhesi adalah gaya tarik-menarik antara molekul yang berbeda jenisnya.

Kohesi dan adhesi ini memiliki pengaruh terhadap tegangan permukaan pada air. Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke arah bawah dan hal ini menyebabkan permukaan cairan berkontraksi, sehingga benda berada dalam keadaan tegang.

Besarnya, tegangan permukaan ini tergantung pada jenis cairan, tekanan, massa jenis, temperatur, kerapatan, dan konsentrasi zat larut. Apabila zat cair memiliki molekul yang besar, maka tegangan permukaannya juga ikut besar, seperti air.

Hal tersebut dapat kamu amati pada sejumlah air yang diletakkan di dalam wadah yang permukaannya tidak dapat dibasahi atau dilarutkan. Pada keadaan ini, kamu akan mendapati bahwa air akan berkumpul dan membentuk sebagai sebuah tetesan air.

Jika air diletakkan di permukaan gelas yang sangat bersih atau permukaan yang sangat halus, maka air akan membentuk sebuah lapisan yang sangat tipis. Hal ini karena adanya gaya tarik-menarik molekul antara molekul air dan permukaan gelas (gaya adhesi) lebih kuat dibandingkan dengan gaya kohesi antar molekul air.

Prinsip-Prinsip Kimia Anorganik : Pengantar Kimia Unsur Non Logam

Sumber-Sumber Air

Air yang ada di bumi terbagi menjadi tiga jika ditinjau dari letak sumbernya. Ketiga air tersebut adalah air angkasa (hujan), air tanah, dan air permukaan. Penjelasan mengenai masing-masing jenis air akan kita bahas di bawah ini.

1. Air Angkasa/ Hujan

Sejauh ini, air hujan merupakan sumber utama air di planet kita ini. Air hujan ini turun ke bumi karena awan yang ada di langit terisi penuh oleh embun yang kemudian menjadi air. Meskipun sifat asli dari air hujan adalah air yang bersih dan menyehatkan, tetapi air ini tercemar oleh beberapa polusi ketika turun.

Bagaimana tidak, pada saat turun air hujan melewati ruang bumi yang dicemari oleh polusi, baik yang tampak ataupun tidak tampak. Polusi yang selama ini seringkali mencemari air hujan adalah mikroorganisme, partikel debu, gas (karbon monoksida, karbondioksida, ammonia, dan nitrogen).

Kandungan Air Hujan

Kandungan air hujan adalah sebagai berikut:

H2O atau Uap Air

Kandungan utama di dalam air hujan adalah uap air atau H2O yang kandungannya mencapai 99,99% dan sisanya tergantung pada apa saja yang terdapat di lapisan atmosfer.

Silika dan Fly Ash

Air hujan juga mengandung silika dan fly ash (sisa pembakaran berupa abu ringan). Keduanya merupakan zat debu yang mengikat molekul-molekul air hingga terbentuklah hujan.

Asam Nitrat

Kandungan berikutnya yang dapat kamu temukan pada air hujan adalah asam nitrat. Air hujan yang terlalu banyak mengandung asam nitrat dapat membahayakan dan tidak baik untuk kesehatan. Jika pada normalnya pH air adalah 6, maka air hujan yang terlalu banyak asam nitrat bisa berada pada pH di bawah 5,7.

Melimpahnya kandungan asam nitrat di udara dikarenakan polusi udara akibat aktivitas manusia yang mengganggu keseimbangan udara. Asap pabrik, asap kendaraan, dan semburan gunung berapi merupakan sebab terbentuknya asam nitrat.

Asam Sulfat

Kandungan berikutnya yang dapat ditemukan pada air hujan adalah asam sulfat. Asam sulfat yang berlebihan di udara dapat mengakibatkan gangguan pernafasan pada manusia. Oleh karena itu, asam sulfat juga tidak baik jika mengotori air hujan.

Garam

Garam biasanya didapatkan pada air hujan yang turun di sekitar pantai. Hal ini tidak mengherankan karena air yang menguap di daerah pantai merupakan air laut yang banyak mengandung garam.

2. Air Tanah

Air tanah merupakan air yang terserap ke dalam tanah dan terkumpul menjadi air tanah. Sebagian air tanah berasal dari air hujan. Air tanah sendiri terbagi menjadi beberapa jenis, yaitu air tanah dangkal, air tanah dalam, dan mata air. Pada umumnya, air tanah diyakini memiliki beberapa kelebihan dibandingkan jenis air lainnya.

Adapun kelebihan air tanah, seperti bebas kuman dan penyakit, sehingga tidak perlu melalui proses purifikasi atau pemurnian, tersedia dalam jumlah yang besar, dan lebih jernih. Oleh karena itu, tidak sedikit banyak yang menggunakan air tanah untuk keperluan sehari-hari.

3. Air Permukaan

Jenis air berikutnya adalah air permukaan. Air ini dapat ditemukan badan-badan air yang terdapat di permukaan bumi seperti sungai, danau, waduk, air terjun, telaga, dan sumur permukaan. Air jenis ini seringkali mengalami pencemaran, baik pencemaran tanah, sampah, dan lainnya. Pencemaran tersebut umumnya berasal dari aktivitas manusia, flora, fauna, dan lain-lain.

Penelitian Menarik Tentang Air

Mungkin sebagian Grameds sudah pernah mendengar penelitian unik mengenai air. Penelitian unik dilakukan oleh seorang lulusan doktoral yang bernama Masaru Emoto, seorang peneliti asal Jepang yang mengungkapkan suatu hasil yang unik. Penelitiannya membuahkan hasil bahwa air akan berperilaku yang berbeda jika diberikan treatment yang berbeda.

Emoto mengungkapkan bahwa air akan membentuk kristal yang indah dan mengagumkan apabila mendapatkan perlakuan yang positif dari lingkungan di sekitarnya. Sebut saja kata-kata yang bermakna positif, kebahagiaan, kebaikan, dan yang positif. Sebaliknya, air akan membentuk Kristal yang buruk apabila mendapatkan perlakuan yang negatif dari lingkungan sekitarnya. Sebut saja kesedihan, amarah, kebencian, dan bencana.

Emoto juga menyimpulkan bahwa partikel-partikel air dapat dipengaruhi oleh musik, kata-kata motivasi, doa, bahkan kata-kata yang ditulis lalu dicelupkan ke dalam air tersebut.

Hal ini ia sebutkan di dalam buku The Hidden Message in Water yang ia tulis. Semua contoh di atas ia rangkum dalam satu kesimpulan bahwa Kristal molekul air dapat berubah bergantung pada lingkungan di sekelilingnya. Secara tidak langsung, hal ini mengisyaratkan adanya pengaruh perasaan terhadap air yang dibentuk oleh ikatan hidrogen di dalamnya.

Kimia Dasar 2

Grameds, ulasan kita mengenai zat penyusun air telah usai. Jika ingin mencari buku tentang air dan hidrogen, kamu bisa menemukannya di Gramedia.com.

Sebagai #SahabatTanpaBatas, Gramedia tidak pernah absen dalam menemani perjuanganmu untuk menimba ilmu dan pengetahuan. Gramedia senantiasa menyediakan buku-buku pilihan terbaik untuk memperkaya literasi kamu.

Untuk mendukung Grameds dalam menambah wawasan, Gramedia selalu menyediakan buku-buku berkualitas dan original agar Grameds memiliki informasi #LebihDenganMembaca.

Penulis: Mutiani Eka Astutik

Baca juga: