Sifat Air

Air murni merupakan suatu persenyawaan kimia yang sangat sederhana yang terdiri atas atom Hidrogen (H) yang berikatan dengan satu atom oksigen (O). Secara simbolik dinyatakan sebagai H2O. Atom-atom hidrogen terikat ke atom oksigen secara asimetris sedemikian rupa sehingga kedua atom hidrogen berada di satu ujung, sedangkan atom oksigen berada di ujung lainnya.
Ikatan antara atom hidrogen dan oksigen dilakukan melalui pemakaian elektron secara bersama, yaitu setiap atom hidrogen memiliki satu elektron yang dipakai bersama-sama dengan atom oksigen. Dengan cara demikian, oksigen mendapat dua elektron yang dibutuhkan untuk memenuhi kulit elektron terluarnya, dan setiap atom hidrogen juga mendapat satu elektron untuk kulit elektron terluarnya.
Akan tetapi, atom oksigen yang lebih besar mempunyai kecendrungan untuk menarik elektron-elektron yang didapat dari atom-atom hidrogen lebih dekat ke intinya. Hal ini mengakibatkan muatan yang sedikit negatif pada tempat kedudukan oksigen, sedangkan penyingkiran elektron-elektron menjauhi inti atom hidrogen mengakibatkan muatan yang sedikit positif pada tempat kedudukan hidrogen. Pemisahan muatan listrik ini menghasilkan suatu molekul polar.

Sifat molekul polar ini mengakibatkan kedudukan hidrogen yang positif menarik tempat kedudukan oksigen yang negatif dari molekul air yang lain. Ikatan hidrogen yang terjadi antara dua molekul air yang berdekatan, kekuatannya sangat lemah, hanya 6 persen dari kekuatan ikatan antara atom oksigen dan atom hidrogen dalam sebuah molekul air. Sehingga ikatan ini mudah sekali lepas, tetapi juga mudah terbentuk kembali.
Ikatan hidrogen antara dua molekul air yang berdekatan dan sifat terpolarisasi molekul air inilah yang bertanggungjawab terhadap banyaknya sifat-sifat kimia dan fisika air yang unik. Jika molekul-molekul air tidak terpolarisasi dan tidak membentuk ikatan hidrogen, pada suhu kamar, air akan berbentuk gas, bukan berbentuk cairan, dan titik bekunya akan jauh lebih rendah daripada yang dijumpai sekarang ini di hampir seluruh permukaan bumi. Dalam keadaan demikian, kehidupan yang dikenal sekarang tidak mungkin terjadi.
Karena adanya ikatan hidrogen, air mempunyai kecendrungan bersatu padu menentang kekuatan dari luar yang akan memecahkan ikatan-ikatan ini atau disebut kohesi. Pada batas antara air dan udara kekuatan kohesi membentuk suatu “kulit” di permukaan air yang cukup kuat untuk menyangga benda-benda kecil, yang disebut tegangan permukaan.
Tegangan permukaan air adalah yang tertinggi dari semua zat cir lainnya dan memungkinkan kelangsungan asosiasi organisme, baik yang hidup di bawahnya maupun yang bergerak di atasnya. Kohesi juga bertanggungjawab terhadap viskositas air, yaitu suatu sifat yang dipakai sebagai pengukur besarnya daya yang diperlukan untuk memisahkan molekul-molekul zat cair agar dapat dilewati.
Kemampuan menahan air atau gerakan ini penting artinya bagi kecepatan tenggelam benda-benda dan gerakan binatang-binatang di dalam air. Kohesi makin meningkat dengan turunnya suhu. Viskositas berkaitan dengan suhu dan salinitas. Apabila salinitas tinggi, sedangkan suhunya rendah, viskositasnya akan meninggi dan akan memperlambat tenggelamnya benda-benda. Dengan demikian, semua adaptasi oleh organisme untuk mengurangi laju tenggelamnya harus berupa pengurangan dalam berat lebih atau memperbesar hambatan permukaan (Nybakken, 1988).
Sifat-sifat air lainnya berkaitan dengan pengaruh panas. Air menguap lebih lambat dibandingkan dengan cairan-cairan lain yang molekulnya lebih sederhana. Ini berarti bahwa air mempunyai kalor penguapan yang tinggi dan tertinggi di antara cairan pada umumnya. Hal ini merupakan akibat langsung dari kekuatan hidrogen di antara molekul-molekul air yang harus diputuskan agar molekul dapat terlepas.
Karena tingginya kalor penguapan, air menguap perlahan-lahan dan dengan demikian merupakan bahan pendingin yang sangat baik karena dapat menyerap sejumlah besar panas. Kalor penguapan yang tinggi ini menyebabkan pula tingginya titik didih air (1000C) sehingga air di permukaan bumi berbentuk cairan dan bukan berbentuk gas. Berkaitan dengan ini terdapat kalor laten peleburan, yaitu jumlah kalor yang diperlukan atau dilepaskan per satuan massa apabila suatu benda berubah dari wujud padat ke wujud cair atau sebaliknya. Air juga mempunyai kalor laten peleburan paling tinggi di antara cairan-cairan lain. karenanya, untuk mencairkan es diperlukan sejumlah besar kalor dilepaskan.
Tingginya nilai kalor penguapan dan kalor laten peleburan air, berarti air memerlukan lebih banyak kalor untuk menyebabkan perubahan suhu pada sejumlah berat tertentu daripada semua zat lainnya. Kapasitas kalor yang tinggi ini berarti bahwa air merupakan penyangga yang kuat terhadap turun dan naiknya suhu. Oleh karenanya dapat melunakkan iklim. Hal ini juga berarti kisaran suhu badan air lebih kecil daripada udara.
Air mempunyai kerapatan suhu yang aneh. Kebanyakan cairan menjadi semakin rapat jika cairan itu semakin dingin. Jika didinginkan menjadi padat, wujud padat cairan ini menjadi lebih rapat daripada wujud cairnya. Hal ini tidak berlaku untuk air. Air menjadi makin rapat jika didinginkan sampai 40C, tetapi pendinginan lebih lanjut akan menurunkan kerapatannya dan jika pembekuan terjadi, penurunan kerapatan ini makin mencolok. Karena itu, es lebih dngin daripada air dan terapung dalam air. Sifat ini penting artinya bagi kehidupan di lautan karena jika tidak demikian, sebagian besar volume lautan tidak dapat dihuni karena bentuk gumpalan-gumpalan es yang besar.
Sifat-sifat kimia air yang lainnya adalah sifat-sifat yang berkenaan dengan kapasitas pelarut. Air hampir merupakan pelarut universal, dengan kemampuan melarutkan lebih banyak zat-zat daripada cairan apa pun. Hal ini disebabkan oleh kemampuan pelarutnya mempunyai dua tipe: pertama, bergantung pada sifat terpolarisasinya molekul air; dan kedua, karena ikatan hidrogen. Bermacam-macam senyawa organik dan anorganik yang tidak terpolarisasi – yang mengandung atom oksigen atau atom hidrogen yang terikat pada atom oksigen lainnya atau atom nitrogen – bertahan dalam larutan dengan ikatan hidrogen.
Kemampuan air sebagai pelarut polar untuk melarutkan berbagai macam garam bergantung pada interaksi antara ion-ion garam dan muatan listrik molekul-molekul air. Jika sejenis garam dilarutkan dalam air, garam ini akan pecah menjadi komponen-komponen ionnya. Sebagai contoh, garam dapur (NaCl) jika dimasukkan ke dalam air akan pecah menjadi ion-ion Na+ dan Cl-, dan molekul interaksi antara muatan listrik pada ion-ion garam dan molekul-molekul air maka garam-garam dapat bertahan dalam larutan.
Sifat kimia lainnya bergantung pada pecahnya ikatan hidrogen dan oksigen yang kuat dalam molekul air. Dalam sembarang volume air, beberapa molekul air telah memisahkan muatan listrik secara sempurna sehingga molekul-molekul pecah menjadi dua bagian bermuatan listrik, H+ (ion hidrogen) dan OH- (ion hidroksil).
Satu atom hidrogen bergerak menjauh, meninggalkan satu elektronnya membentuk ikatan dengan elektron atom oksigen. Karena itu, terbentuk ion hidrogen bebas bermuatan positif dan meninggalkan ion hidroksil bermuatan negatif. Zat-zat tertentu melarut dalam air dengan cara bereaksi dengan ion-ion ini.
Radiasi matahari di perairan juga merupakan faktor penting yang perlu diketahui. Radiasi matahari menentukan intensitas dan kualitas cahaya pada suatu kedalaman tertentu dan juga memengaruhi suhu perairan. Cahaya matahari merupakan sumber bagi kehidupan jasad di perairan. Variasi suhu harian atau tahunan dari perairan merupakan hasil dari radiasi, penguapan, dan konduksi panas.
Cahaya yang jatuh ke permukaan bumi terdiri atas cahaya matahari langsung dan cahaya yang dilenturkan dari langit atau radiasi matahari yang tidak langsung. Besarnya radiasi matahari yang jatuh pada suatu tempat bergantung pada musim, letak, waktu, sudut jatuh, tinggi tempat, dan keadaan atmosfer. Cahaya yang jatuh pada permukaan air akan dipantulkan dan diteruskan ke dalam air.
Bagian cahaya yang dipantulkan bergantung pada sudut jatuh (dihitung dari garis tegak lurus pada permukaan air) dan keadaan permukaan. Untuk permukaan yang tenang, makin besar sudut jatuh, makin besar cahaya yang dipantulkan.
Intensitas dan kualitas cahaya yang masuk ke dalam perairan menentukan iklim cahaya pada suatu kedalaman tertentu dan oleh karena itu menentukan syarat-syarat bagi aktivitas fotosintetis tumbuh-tumbuhan hijau. Cahaya diabsorbsi menghasilkan panas yang sangat penting bagi proses-proses hidup. Dari sudut ekologi, sifat-sifat panas air dan hubungan-hubungan yang terjadi dari padanya merupakan faktor-faktor yang sangat penting dalam mempertahankan air sebagai suatu lingkungan hidup yang cocok bagi kehidupan tumbuhan dan hewan.

Disalin dari buku Budidaya Air
Karya M. Ghufran H. Kordi K