air (H2O) adalah suatu senyawa anorganik polar yang pada suhu kamar merupakan cairan tak berasa dan tak berbau, yang hampir tak berwarna meski terdapat sedikit warna biru yang melekat.
air adalah senyawa kimia yang paling banyak dipelajari dan sering disebut sebagai "pelarut universal" serta "pelarut kehidupan." Senyawa ini adalah zat yang paling melimpah di permukaan Bumi dan satu-satunya zat umum yang terdapat sebagai padat, cair, dan gas di permukaan bumi. Senyawa ini juga merupakan molekul paling melimpah ketiga di alam semesta (di belakang molekul hidrogen dan karbon monoksida).
Molekul
air membentuk ikatan hidrogen satu sama lain dan sangat polar. Polaritas ini memungkinkannya untuk memisahkan ion dalam garam dan mengikat zat polar lainnya seperti alkohol dan asam, sehingga melarutkannya. Ikatan hidrogennya menyebabkan banyak
Sifat uniknya, seperti memiliki bentuk padat yang kurang padat daripada bentuk cairnya, titik didih yang relatif tinggi sekitar 100 °C untuk massa molarnya, dan kapasitas panas yang tinggi.
air bersifat amfoter, artinya dapat menunjukkan
Sifat-
Sifat asam atau basa, tergantung pada pH larutan tempatnya; ia dengan mudah menghasilkan baik ion H+ dan OH−. Terkait dengan
Sifat amfoternya, ia mengalami swa-ionisasi. Hasil kali dari aktivitasnya, atau kira-kira, konsentrasi H+ dan OH− adalah konstan, sehingga konsentrasi masing-masing berbanding terbalik satu sama lain.
air adalah zat kimia dengan rumus kimia H2O; satu molekul
air memiliki dua hidrogen atom yang berikatan secara kovalen pada satu atom oksigen.
air adalah cairan tidak berasa dan tidak berbau pada suhu dan tekanan lingkungan.
air cair memiliki pita serapan yang lemah pada panjang gelombang sekitar 750 nm yang menyebabkannya tampak berwarna biru. Hal ini dapat dengan mudah diamati di bak mandi berisi
air atau wastafel yang lapisannya berwarna putih. Kristal es besar, seperti pada gletser, juga tampak berwarna biru.
Pada kondisi standar,
air terutama berupa cairan, tidak seperti analog hidrida lainnya dari keluarga oksigen, yang umumnya berbentuk gas.
Sifat unik
air ini disebabkan oleh ikatan hidrogen yang dimilikinya. Molekul-molekul
air terus bergerak satu sama lain, dan ikatan hidrogen terus-menerus putus dan terbentuk kembali pada skala waktu yang lebih cepat dari 200 femtosekon. (2 × 10−13 sekon).
Namun, ikatan ini cukup kuat untuk menciptakan banyak
Sifat khas
air, beberapa di antaranya menjadikannya bagian integral dari kehidupan.
Struktur
Sebuah molekul
air tunggal dapat berpartisipasi dalam maksimal empat ikatan hidrogen karena dapat menerima dua ikatan menggunakan pasangan elektron bebas pada oksigen dan menyumbangkan dua atom hidrogen. Molekul lain seperti hidrogen fluorida, amonia, dan metanol juga dapat membentuk ikatan hidrogen. Namun, mereka tidak menunjukkan anomali termodinamika, kinetik atau
Sifat struktural seperti yang diamati dalam
air karena tidak satupun dari mereka dapat membentuk empat ikatan hidrogen: baik mereka tidak dapat menyumbangkan atau menerima atom hidrogen, atau adanya efek sterik dalam residu besar. Dalam
air, struktur antarmolekul tetrahedral terbentuk karena empat ikatan hidrogen yang dimilikinya, sehingga membentuk struktur terbuka dan jaringan ikatan tiga dimensi, yang menghasilkan penurunan densitas yang tidak wajar ketika didinginkan di bawah 4 °C. Unit reorganisasi yang berulang dan terus-menerus ini mendefinisikan jaringan tiga dimensi yang membentang di seluruh cairan. Pandangan ini didasarkan pada studi hamburan neutron dan simulasi komputer, dan masuk akal mengingat susunan molekul
air yang jelas tetrahedral dalam struktur es.
Namun, terdapat teori alternatif untuk struktur
air. Pada tahun 2004, sebuah makalah kontroversial dari Universitas Stockholm menyarankan bahwa molekul
air dalam keadaan cair biasanya tidak mengikat empat tetapi hanya dua lainnya; sehingga membentuk rantai dan cincin. Istilah "teori dawai
air" (tidak terbingungkan dengan teori dawai fisika) diciptakan. Pengamatan ini didasarkan pada spektroskopi penyerapan sinar-X yang menyelidiki lingkungan lokal atom oksigen individu.
= Swa-ionisasi
=
air cair mengalami fenomena swa-ionisasi menghasilkan ion hidronium dan ion hidroksida.
2 H2O H3O+ + OH−
konstanta kesetimbangan untuk reaksi ini, dikenal sebagai hasil kali ionik
air,
K
w
=
[
H
3
O
+
]
[
O
H
−
]
{\displaystyle K_{\rm {w}}=[{\rm {H_{3}O^{+}}}][{\rm {OH^{-}}}]}
, memiliki nilai sekitar 10−14 pada 25 °C. Pada pH netral, konsentrasi ion hidroksida (OH−) sama dengan ion hidrogen (terlarut) (H+), dengan nilai mendekati 10−7 mol L−1 pada 25 °C.
Konstanta kesetimbangan termodinamika adalah hasil bagi aktivitas termodinamika dari semua produk dan reaktan termasuk
air:
K
e
q
=
a
H
3
O
+
⋅
a
O
H
−
a
H
2
O
2
{\displaystyle K_{\rm {eq}}={\frac {a_{\rm {H_{3}O^{+}}}\cdot a_{\rm {OH^{-}}}}{a_{\rm {H_{2}O}}^{2}}}}
Namun untuk larutan encer, aktivitas zat terlarut seperti H3O+ atau OH− didekati dengan konsentrasinya, dan aktivitas pelarut H2O diperkirakan bernilai 1, sehingga diperoleh hasil kali ionik sederhana
K
e
q
≈
K
w
=
[
H
3
O
+
]
[
O
H
−
]
{\displaystyle K_{\rm {eq}}\approx K_{\rm {w}}=[{\rm {H_{3}O^{+}}}][{\rm {OH^{-}}}]}
= Geokimia
=
Tindakan
air pada batuan dalam jangka waktu yang lama biasanya menyebabkan pelapukan dan erosi
air, proses fisik yang mengubah batuan padat dan mineral menjadi tanah dan sedimen, tetapi dalam beberapa kondisi reaksi kimia dengan
air terjadi sebagai baik, menghasilkan metasomatisme atau hidrasi mineral, sejenis ubahan kimia batuan yang menghasilkan mineral lempung. Hal ini juga terjadi ketika semen Portland mengeras.
Es
air dapat membentuk senyawa klatrat, yang dikenal sebagai hidrat klatrat, dengan berbagai molekul kecil yang dapat tertanam dalam kisi kristalnya yang luas. Yang paling menonjol dari ini adalah metana klatrat, 4 CH4·23H2O, secara alami ditemukan dalam jumlah besar di dasar laut.
= Keasaman di alam
=
Hujan umumnya agak asam, dengan pH antara 5,2 dan 5,8 jika tidak memiliki asam yang lebih kuat dari karbon dioksida. Jika nitrogen dan sulfur oksida dalam jumlah tinggi terdapat di udara, mereka juga akan larut ke dalam awan dan tetesan hujan, menghasilkan hujan asam.
Keberadaan
air adalah zat yang paling melimpah di Bumi dan juga molekul paling melimpah ketiga di alam semesta, setelah H2 dan CO. 0,23 ppm massa bumi adalah
air dan 97,39% dari volume
air global 1,38×109 km3 ditemukan di lautan.
Sejarah
Henry Cavendish menunjukkan bahwa
air terdiri dari oksigen dan hidrogen pada tahun 1781. Penguraian pertama
air menjadi hidrogen dan oksigen, dengan elektrolisis, dilakukan pada tahun 1800 oleh ahli kimia Inggris William Nicholson dan Anthony Carlisle. Pada tahun 1805, Joseph Louis Gay-Lussac dan Alexander von Humboldt menunjukkan bahwa
air terdiri dari dua bagian hidrogen dan satu bagian oksigen.
Gilbert Newton Lewis mengisolasi sampel pertama dari
air berat murni pada tahun 1933.
Sifat-
Sifat air secara historis telah digunakan untuk mendefinisikan berbagai skala suhu. Khususnya, skala Kelvin, Celsius, Rankine, dan Fahrenheit, atau saat ini, ditentukan oleh titik beku dan titik didih
air. Skala yang kurang umum seperti Delisle, Newton, Réaumur dan Rømer didefinisikan dengan cara yang sama. Titik tripel
air adalah titik standar yang lebih umum digunakan saat ini.
Lihat pula
Water to Steam Formation
Catatan kaki
Referensi
= Catatan
=
= Daftar pustaka
=
Bacaan lebih lanjut
Ben-Naim, A. (2011), Molecular Theory of Water and Aqueous Solutions (dalam bahasa Inggris), World Scientific
Pranala luar
"Water Properties and Measurements". United States Geological Survey. 2 Mei 2016. Diakses tanggal 31 Agustus 2016.
Release on the IAPWS Formulation 1995 for the Thermodynamic Properties of Ordinary Water Substance for General and Scientific Use (formulasi sederhana)
Online calculator using the IAPWS Supplementary Release on Properties of Liquid Water at 0.1 MPa, September 2008
Chaplin, Martin (2019). "Structure and Properties of Water in its Various States". Encyclopedia of Water (dalam bahasa Inggris). Wiley Online Library 2019. hlm. 1–19. doi:10.1002/9781119300762.wsts0002. ISBN 9781119300755.
Kalkulasi tekanan uap, densitas cairan, viskositas dinamis cairan, dan tegangan permukaan
air
Kalkulator Densitas
air Diarsipkan 2011-10-19 di Wayback Machine.
Why does ice float in my drink?, NASA
