Kimia dalam AIR Dr. Yuni K. Krisnandi KBI Kimia Anorganik
Sifat fisika dan kimia AIR
• Air memiliki rumus kimia H2O • Cairan tidak berwarna, tidak berasa • TAPI air biasanya mengandung sejumlah kecil CO2 dalm udara, sehingga rasanya menjadi agak asam tidak sehat
Kristal dari molekul air
H2O Zat Menakjubkan • Air adalah pelarut yang sangat penting. – – – – – – – – – – –
Pelarut yang universal (Universal solvent) Pelarut Biologis (Biological solvent) Cair (Liquid, not a gas, at room T and normal P) Ukurannya kecil (Small size) BJ nya lebih besar dari es (Density of water is greater than ice) Mempunyai ikatan hidrogen (Hydrogen Bonding) Sangat Polar (Very polar) Titik Didihnya tinggi (High boiling point =100 °C) Mempunyai Tegangan Permukaan Tinggi Sangat Transparan (dapat dilalui cahaya untuk fotosintesa tanaman dalam air) Mempunyai Kapasitas Panas Tinggi (Heat Capacity)
Sifat-sifat air Nama umum
water
Alternative names
Aqua, dihydrogen monoxide, oxane, hydroxic acid, hydrogen hydroxide
Rumus molekul
H2O
Berat molekul
18.0153 g/mol
Kerapatan dan fasa
1.000 g/cm3, liquid 0.917 g/cm3, solid
Titik leleh
0 °C (273.15 K) (32 ºF)
Titik didih
100 °C (373.15 K) (212ºF)
Kapasitas panas spesifik (liquid)
4184 J/(kg·K)
Entalpi pembentukan standar
ΔfH0 (liquid) = –286.0 kJ/mol ΔfH0 (gas) = –242.0 kJ/mol
Panas penguapan
ΔHvap = 2258.6 J/g or 40.7 kJ/mol
Panas fusi
ΔHfus = 333.5 J/g or 6.0 kJ/mol
Kerapatan air dan es
Kerapatan air lebih besar daripada es
Warna • Air menyerap dengan kuat radiasi inframerah (IR). IR letaknya dekat dengan cahaya merah pada spektrum, sejumlah kecil warna merah juga terserap. Akibatnya air kelihatan berwarna kebiruan bila jumlahnya cukup banyak air danau • Warna air dapat berubah bergantung dari pengotornya: – Limestone hijau tosca – Besi mengubah warna air menjadi merah/coklat – Senyawa tembaga biru yg nyata – Alga hijau
Pelarutan • Air adalah pelarut yang sangat baik melarutkan berbagai jenis senyawaan. • Senyawan yang sangat larut dalam air disebut senyawa "hydrophilic" (suka-air) garam • Senyawaan yang bercampur dengan air disebut senyawa "hydrophobic" (takut-air) minyak dan lemak • Kemampuan untuk bercampur dengan air ditentukan dari: senyawaan tsb memiliki gaya yang dapat setara atau melebihi gaya tarik-menarik (attractive forces) antar molekul air. Bila tidak, molekul senyawa tersebut akan terdorong (" pushed out“) dari molekul2 air dan tidak akan larut. • Senyawaan yang larut dalam air dikenal sebagai "aqueous".
Gaya Kohesi dan Adhesi • Gaya Kohesi ?? • Gaya Adhesi?? • Embun menempel di sarang labalaba • Tegangan permukaan dari air memungkinkan terbentuknya tetesan air yg lebih besar • Molekul air dapat bergabung dengan molekul air lainnya Kohesi karena molekul air bersifat polar • Karena sifat polarnya, air juga dapat menempel pada benda lain Adhesi
Tegangan permukaan • Air memiliki tegangan permukaan yang besar karena kohesi yang kuat antara molekul-molekul air. • Contoh: Air bergabung membentuk tetes air ketika diletakkan pada permukaan yang nonsoluble seperti polietilena • Pada permukaan gelas yang sangat bersih, air akan membentuk lapisan tipis, krena gaya molekuler antara gelas dan air (adhesi) lebih kuat daripada kohesi • Dalam sel biologis, air berinteraksi dengan permukaan membran dan protein yang bersifat hidrofilik • Aplikasi dari modifikasi tegangan permukaan air????
Efek Kapiler • Efek kapiler (gerakan kapiler) adalah kemampuan dari suatu material untuk menarik air ke arah atas melawan gaya gravitasi. • Hal ini terjadi ketika gaya adhesi intrmolekuler antara cairan dan padatan lebih kuat dari gaya kohesi antara molekulmolekul cairan, • Efek ini menyebabkan concave meniscus terbentukdimana cairan kontak dengan permukaan yang vertikal. • Contoh dari fenomena efek kapiler??
Pipa Plastik
Pipa Kaca
Hantaran listrik • Salah kaprah yang umum tentang air: Air adalah penghantar listrik yang sangat baik, dengan resiko orang terkena ‘stroom’ • Semua sifat listrik yang terlihat dari air sebetulnya disebabkan oleh ion-ion garam dan karbondioksida yang terlarut di dalamnya. • Air MeMang swa-ionisasi: 2H2O H3O+ + OHTAPI arus listrik yang dihasilkan belum cukup untuk melakukan kerja atau berbahaya • Air murni dapat pula dielektrolisis menjadi O2(g) dan H2(g), tapi tanpa adanya ion-ion terlarut, proses ini berjalan sangat lambat dan sangat sedikit arus yg terbentuk.
Siklus air (water cycle / hidrologic cycle)
Kegunaan Air
Air Minum • Air untuk minum umumnya berasal dari Air Permukaan (surface water) atau dari Air Tanah (ground water). • Surface water – danau, sungai dan cadangan air lainnya di permukaan Bumi. Umumnya Air mengandung zat-zat yang harus dihilangkan sebelum dijadikan air minum. • Ground water – air yang di pompa (melalui pengeboran) dari dalam tanah. umumnya bebas dari kandungan zat berbahaya, namun tidak selalu bersih.
Air laut
Cl-
55.04 wt%
Na+
30.61 wt%
SO42- 7.68 wt%
Mg2+
3.69 wt%
Ca2+
K+
1.10 wt.%
1.16 wt.%
Gas terlarut (N2, O2, CO2, dan gas runutan)
Pencemaran Air
•
•
•
•
•
Meningkatnya nutrisi (fosfat, nitrat) dalam air dapat menyebabkan eutrofikasi Sampah organik seperti air got/parit sewage dan pertanian menyebabkan kebutuhan oksigen yang tinggi defisiensi oksigen mengganggu ekosistem Air buangan wastewater industri mengandung berbagai jenis pollutan, diantaranya: logam berat, racun organik, minyak, nutrisi dan padatan Buangan dapat pula beruap efek panas, terutama dari pembangkit tenaga listrik akan mengurangi jumlah oksigen yang tersedia di air Pembuangan SO2 (pembakaran bahan bakar fosil dengan kadar S tinggi) menyebabkan HUJAN ASAM
Daftar Pustaka • • • • •
Environmental chemistry textbooks Basic chemistry textbooks http://en.wikipedia.org/wiki/Water http://fusionanomaly.net/water.html http://www.usask.ca/geology/classes/geol 206/geol206rr2.html
