Air Rumus molekul
H2O
Massa molar
18.02 g/mol
Volume molar
55,5 mol/ L
Kerapatan pada fasa
1000 kg/m3, liquid 917 kg/m3, solid
Titik Leleh
0 °C (273.15 K) (32 ºF)
Titik didih
100 °C (373.15 K) (212ºF)
Titik Beku
00 C pada 1 atm
Titik triple
273,16 K pada 4,6 torr
Kalor jenis
4186 J/(kg·K)
Tegangan permukaan
73 dyne/cm pd 200C
Tekanan uap
0.02112 atm pd 200C
Kalor penguapan
40.63 kJ/mol
Kalor pembentukan
6.013 kJ/mol
Kapasitas kalor
4.22 kJ/kg K
Konstanta dielektrik
78.54 pd 250C
Viskositas
1.002 centipoise pd 200C
Konduktivitas panas
0.60 Wm-1K-1 (293K)
Kalor pelelehan
3.34X105 J/kg
Temperatur kritis
647 K
Tekanan kritis
22.1 X 106 Pa
Kecepatan suara
1480 m/s (T=293 K)
Permitivitas relatif
80 (T=298 K)
Indeks refraksi (relatif terhadap udara)
• 1.31 (es: 598 nm, T=273 K, p=p0) • 1.34 (air: 430-490 nm, T=293 K, p=p0) • 1.33 (air: 590-690 nm, T=293 K, p=p0)
Tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau Memiliki tiga fasa yang berbeda: cair, gas, dan padat pada
temperatur
normal
di
bumi.
Air
di
bumi
selalu
berinteraksi, berubah, dan bergerak. Dapat menyerap sejumlah kalor karena memiliki kalor
jenis yang tinggi Mempunyai
Tegangan
tegangan permukaan yang sangat tinggi. permukaan
kapilaritas air
tersebut
berguna
untuk
gaya
Air adalah pelarut yang baik karena kepolarannya, konstanta
dielektrik yang tinggi dan ukurannya yg kecil, terutama untuk senyawa ionik dan garam yang polar Air memiliki titik didih tinggi. Jika tidak mempunyai sifat ini
maka pada suhu yang normal tidak ada laut, danau, sungai, atau binatang di bumi Air mempunyai massa jenis yang lebih kecil dalam keadaan
beku bila dibandingkan dengan keadaan cair, karena sifat ini di bagian dalam lautan meskipun suhunya turun tetap berbentuk cair yang memungkinkan makhluk hidup tetap hidup
Air adalah zat kimia yang istimewa,
terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen Panjang ikatan O—H = 95.7 picometer Sudut H—O—H = 104.450 Energi ikatan O—H = 450 kJ/mol Momen dipol = 1.83 D
Atom-atom hidrogen tertarik pada satu sisi atom oksigen,
menghasilkan molekul air yang mempunyai muatan positif pada atom hidrogen dan muatan negatif pada atom oksigen. Karena muatan yang berlawanan tersebut di dalam molekul air saling tarik menarik dan membuatnya menjadi lengket. Sisi positif dari suatu molekul air tertarik pada sisi negatif dari molekul yang lain. Bersifat polar karena adanya perbedaan muatan
Molekul air berbentuk seperti huruf V disebabkan
karena: Struktur geometrinya yang tetrahedral (104.450) Keberadaan pasangan elektron, bebas pada atom
oksigen Sebagai pelarut yang baik karena kepolarannya
Bersifat netral (pH=7) dalam keadaan murni
Daur hidrologi yang terjadi di alam adalah suatu destilasi
yang maha besar dan merupakan suatu sistem distribusi air Siklus hidrologi adalah suatu tahapan-tahapan yang
diatur air dari atmosfer ke bumi dan kembali lagi ke atmosfer
Laut/samude ra
berevapora si
Hujan, salju kabut
presipitasi
Laut/samudera
berevaporasi
presipitasi
Hujan, salju, kabut
Diintersepsi tanaman
sungai
Air permukaan
tanah
Presipitasi → pembentukan butir-butir air dari uap ketika suhu
turun di bawah titik embun dan air jatuh sebagai hujan atau salju. Evaporasi → peristiwa air/es menguap dan naik ke udara.
Peristiwa ini terjadi pada tiap keadaan suhu sampai udara di atas permukaan menjadi jenuh dengan uap. Intersepsi → bagian presipitasi yg tetap pd permukaan
vegetasi. Sebagian air yg diintersepsi ini menguap dan sebagian mencapai tanah secara langsung Infiltrasi → proses masuknya air hujan ke dalam lapisan
permukaan tanah dan turun ke permukaan air tanah. Air dapat bergerak secara vertikal/horizontal di bawah permukaan tanah sehingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan
Dari air yang dievaporasi di lautan, 90% jatuh kembali ke
lautan dan 10% terbawa angin dan jatuh ke daratan menjadi: Air bawah tanah (akifer) Air tanah (infiltrasi sampai kedalaman akar tanaman) Air permukaan Air larian (mengalir ke permukaan menuju daerah yang
lebih rendah) Air di alam tidak ada yang murni karena sifat-sifat air yang
dapat melarutkan berbagai macam zat yang ada pada tempat yang dilewatinya.
Volume air di bumi mencapai 1.4 milyar km3 (70% dari
permukaan bumi), yang terdiri dari: Air laut (97%) Gunung es di kutub utara dan selatan bumi (2%) Uap air di atmosfer (0.001%) Air tanah (0.72%) Air permukaan (0.0001%)
Dari keseluruhan air yang ada di bumi hanya sekitar
0.32%
yang
merupakan
air
tawar
dan
dapat
dimanfaatkan langsung untuk kehidupan manusia kirakira 0.003%.
Merupakan reservoir terbesar di bumi, berfungsi sebagai: Pengatur iklim Kompartemen penting dalam daur materi dan aliran
energi Sumber mineral dan energi Media transportasi Pengencer limbah
Volume air laut kira-kira 1.35 milyar kilometer kubik Air laut tidak dapat digunakan untuk kebutuhan domestik,
industri atau pertanian secara langsung. Untuk dijadikan air tawar harus dilakukan desalinasi air laut
Air yang terdapat pada pori-pori tanah, pasir, kerikil, batuan
yang telah jenuh terisi air Akifer tak tertekan (unconfined aquifer) mendapat air dari
infiltrasi Akifer tertekan (confined aquifer) terdapat di antara
lapisan yang kurang permeable. Airnya berasal dari daerah pengisian atau resapan di perbukitan. Jumlah air bawah tanah 40X lebih banyak daripada air
permukaan, tetapi penyebarannya tidak merata dengan pergerakan sangat lambat sekitar 1 m/tahun Muka air tanah akan naik pada musim hujan dan turun pada
saat musim kemarau
Perairan di permukaan dapat
membentuk suatu ekosistem, misalnya danau dan sungai Faktor yang paling mempengaruhi pada
ekosistem perairan, diantaranya: O2 terlarut (fotosintesis, respirasi,
penguraian) Cahaya matahari (suhu, fotosintesis)
Danau oligotropik:
Jernih, sinar matahari dapat tembus Bahan terlarut sedikit Fluktuasi suhu rendah Jumlah biota rendah
Danau eutropik
Air agak keruh
Terjadi fotosintesis Kadar O2 tinggi
Biota sangat beraneka ragam Bahan terlarut banyak
Danau dystropik
Air sangat keruh pH air rendah
Kadar O2 sangat rendah
Bahan organik sangat tinggi
Sun
O2
CO2
CH2 + H2O + hv → (CH2O) + O2 photosynthesis Epiliminion Kelarutan O2 tinggi, Zat kimia terdapat dlm bentuk teroksidasi THERMOCLINE Hypoliminion
Kelarutan O2 rendah, Zat kimia terdapat dlm bentuk tereduksi
Stratifikasi termal adalah peristiwa adanya perbedaan suhu
antara dua lapisan sehingga air tidak bercampur dan memiliki sifat kimia dan biologi yang berbeda. Lapisan permukaan danau (epiliminion) dipanaskan oleh radiasi
matahari, bobotnya lebih kecil, DO tinggi, terjadi oksidasi dan bersifat aerobic Lapisan dasar (hypoliminion) bersifat anaerobic, DO rendah,
zat kimia ada dalam bentuk reduksi Lapisan
diantara
epiliminion
dan
hypoliminion
disebut
thermocline Pada musim gugur, tidak terjadi stratifikasi termal dan
terjadi pencampuran (turn over) sehingga sifat fisika dan kimia air menjadi lebih seragam
Air yang jatuh ke bumi, sebagian menguap kembali menjadi air
di udara, sebagian masuk ke dalam tanah, sebagian lagi mengalir di permukaan. Aliran air di permukaan ini kemudian akan berkumpul
mengalir
ke
tempat
yang
lebih
membentuk sungai yang kemudian mengalir ke laut Karakteristik sungai: Mempunyai arus
Fluktuasi air berdasarkan waktu/musim Merupakan ekosistem terbuka Terpengaruh ekosistem daratan Cahaya dapat tembus sampai dasar sungai Kadar O2 tinggi
rendah
dan
8 macam bentuk polutan, yaitu: Kebutuhan oksigen pd air buangan (oxygen demanding waters).
Misalnya pada buangan industri Penyakit oleh mikroorganisme patogen, misalnya bakteri, parasit,
virus. Senyawa anorganik dan mineral, misalnya asam, garam, dan logam
beracun.
misalnya pestisida, plastik, detergen, buangan industri dan minyak.
Bahan gizi tumbuhan (plant nutrients) misalnya nitrat, fosfat. Sedimen misalnya tanah, garam, dan berbagai zat padat dari erosi
tanah Zat radioaktif Panas, misalnya dari industri dan proyek pendinginan air
Akibat dari pencemaran air:
Mengganggu estetis, misalnya: Warna (terjadinya sedimentasi, adanya sifat asam) Bau dari fenol Rasa: senyawa organik, sedimen
Sifat-sifat yang merugikan misalnya: Garam yang larut menyebabkan korosi Air berlumpur, terjadinya sedimentasi Menurunkan citra pada daerah pemukiman dan rekreasi
Merugikan pada kehidupan tumbuhan dan binatang, misalnya: Zat nutrients, senyawa nitrogen dan fosfor Panas membunuh ikan Pestisida membunuh ikan
Merugikan pada kesehatan manusia, misalnya:
Bakteri Virus Buangan industri Beberapa pestisida (pada makanan) Logam (raksa, timbal, kadmium) Merugikan pada genetika manusia dan pada reproduksi Pestisida Zat-zat kimia hasil industri Radiologi Minyak/pengolahan minyak Senyawa organik Pestisida Erosi Nutrien
Senyawa kompleks adalah senyawa yang terbentuk dari ion logam yang bergabung dengan ligan (ion negatif atau senyawa netral) melalui ikatan kovalen koordinasi.
Ikatan kovalen koordinasi
Ligan yang memiliki gugus fungsi karboksilat,
amino
aromatik, fenoksida, dan fosfat. Ion logam
Dalam perairan alami
: Mg2+, Na+, Fe2+, Fe3+, Ca2+, Zn2+,
VO2+. Dalam perairan tercemar : Ca2+, Ni2+, Sr2+ ,Cd2+, Ba2+
Molekul-molekul air sekeliling kation dalam larutan air dipindahkan dari kulit koordinasi dan diganti oleh atom ligan lain.
Kekuatan ikatan molekul-molekul H2O menurun bila ion bertambah besar dan molekul H2O lebih mudah berdisosiasi.
Pada umumnya, pembentukan kompleks dalam perairan melibatkan banyak reaksi penting. Mencakup perubahanperubahan bilangan oksidasi logam, seperti halnya yang terjadi pada oksidasi-reduksi, dekarboksilasi atau reaksireaksi hidrolistis dari ligan.
Hilangnya ion logam dalam larutan Perubahan potensial redoks yang ada Dapat melarutkan ion-ion dari senyawa logam tidak larut.
AgCl (s)
sukar larut
[AgCl2]-
mudah larut
HgI2 (s)
sukar larut
[HgI2]2-
mudah larut
[Cu(NH2)4]2+ mudah larut Kelarutan senyawa kompleks tergantung pada sifat molekul air yang berkutub
Khelating Agent
Sintesis : - NatriumTiofosfat - EDTA - NTA - NaNO3 Alami(humic) : Substrat / Zat yang ada dalam tubuh
EDTA Melarutkan logam berat, contoh : dalam pipa
buangan
Pembersih dan pelarut untuk komponen reaktor dan hot cell
yang terkontaminasi Humic Mengubah kation dengan air yaitu menggeser ion logam dari air Mengakumulasi sejumlah besar logam
Karbonat
- Meningkatkan korosi logam pipa - Mencegah reaksi kimia lebih lanjut
Arang sekam padi Kayu bakar Sampah-sampah/tanah Pipa Kerikil Kawat ram Lumpur Drum diameter 40 cm dan tinggi 72 cm
32
Dasar drum dibuat lubang-lubang
kecil (diameter 2 mm) dan 4 lubang dengan dinding
diameter drum
3,5
diberi
mm. 6
Pada lubang
berdiameter 3,5 mm. Jarak antara masing-masing lubang 10 cm. Bagian kiri dan kanan drum dipasangi pipa yang panjangnya 15 cm. Pada bagian
dasar dari drum diberi kawat ram (lihat Gambar 1).
Gambar 1. Alat Pembuatan Arang Sekam Padi 33
Tungku pembakaran :
Tungku pembakaran adalah tungku rumah tangga yang dimodifikasi untuk pengarangan kayu bakar. (Lihat Gambar 2)
Gambar 2. Tungku Pembakaran Sekam Padi
34
Alat penjernihan air terdiri atas 2 bagian :
a) Alat pengendapan yang terbuat dari drum. b)Alat penyaringan yang dibuat dari gentong. Pada dasar gentong diberi kerikil dan arang sekam padi setebal dari 10 sampai 20 cm di atasnya. Di atas arang sekam padi diberi ijuk.
Pembuatan arang sekam padi :
a) Secara tradisional arang sekam padi dibuat dalam suatu lubang yang berukuran : panjang 50 cm, tinggi 30 cm dan diameter 50 cm, dengan kapasitas 5 kg. Sekam dibakar di atas tungku singer. Sekam yang sudah terbakar ditutup tanah dan diatasnya diberi sampah. Pada salah satu sudut lubang diberi pipa Gambar 3. Alat Penjernihan Air udara. b) Cara lain dengan menggunakan drum sebagi tungku pembakaran. Temperatur pada waktu pengarangan 4000-6000 C dan lama pengarangan 2,5 jam. Bahan bakar kayu yang digunakan 5 kg, untuk 5 kg sekam padi.
Proses penyaringan air: Tahap pertama pengendapan Tahap kedua penyaringan dengan arang sekam padi kira-kira 10 cm tebalnya. Proses penyaringan ini bekerja selama 6 jam/hari.
Dapat
memenuhi kebutuhan air bersih untuk keperluan keluarga Pengarangan sekam padi mudah dikerjakan oleh masyarakat pedesaan sendiri. Relatif murah kesehatan. Sekam padi mudah diperoleh di pedesaan. Pembakaran harus sempurna, apabila pembakaran”tidak sempurna” (kekurangan oksigen) arang sekam padi dan abu akan bercampur.
36
ORGANISME DALAM SISTEM PERAIRAN Organisme dalam sistem perairan dapat digolongkan berdasarkan: Aliran energi
Kebiasaan hidup
10 June 2010
37
ORGANISME DALAM SISTEM PERAIRAN Berdasarkan aliran energi, organisme dibagi menjadi: autotrof yaitu organisme yang menggunakan sinar matahari atau energi kimia untuk mengubah unsur-unsur senyawa organik yang sederhana menjadi sempurna dengan molekul kompleks yang menyusun organisme hidup. Contoh : alga (karena sel alga telah memiliki kloroplas yang mengandung klorofil).
10 June 2010
38
ALGA Meliputi organisme fotosintetik, yang biasa hidup di air atau ditempat basah. Dan tubuhnya terdiri atas satu sel atau banyak sel, berkoloni, berbentuk benang maupun lembaran. Berdasarkan pigmen dominannya, dikelompokkan kedalam beberapa kelas : Chlorophyta (alga hijau) Chrysophyta (alga keemasan) Phaeophyta (alga pirang atau cokelat) Rhodophyta (alga merah)
10 June 2010
39
ORGANISME DALAM SISTEM PERAIRAN heterotrof
yaitu organisme yang memerlukan zat makanan organik (tidak mampu menyusun zat organik sendiri). Contoh : porifera, zooplankton, ikan, udang, kerang, cumi-cumi dan lain-lain.
10 June 2010
40
PORIFERA Porifera berarti hewan yang mempunyai tubuh berpori, merupakan hewan bersel banyak yang paling sederhana dan belum mempunyai organ tubuh. Bentuk tubuhnya beraneka ragam, menyerupai tumbuhan dan warnanya sangat bervariasi seperti merah, abu-abu,
kuning, biru, violet, dan sebagainya. Porifera senantiasa menempel atau melekat pada batu-batuan, karang atau benda padat di dasar perairan tempat hidupnya.
10 June 2010
41
UDANG Udang merupakan hewan yang tubuhnya terlindung kulit keras yang sekaligus merupakan rangka luar atau eksoskeleton yang tersusun atas zat tanduk atau kitin. Tubuhnya terdiri atas sefalotoraks (kepala-dada) dan abdomen. Udang hidup di air laut, air tawar, dan air payau.
10 June 2010
42
KERANG Tubuh dari kerang bersifat bilateral simetris dan terlindung oleh cangkok kapur yang keras. Makanan dari kerang berupa hewan kecil yang terdapat dalam perairan yang masuk bersamaan air melalui sifon dan alat pernapasannya berupa insang dan bagian mantel.
10 June 2010
43
CUMI-CUMI Tubuh cumi-cumi dapat dibedakan atas kepala, leher dan badan. Mulutnya terdapat ditengah-tengah, dikelilingi oleh 10 tentakel (2 tentakel panjang yang berfungsi untuk menangkap mangsa dan berenang, dan 8 tentakel yang lebih pendek). Disisi kiri dan kanan tubuhnya terdapat sirip yang penting untuk keseimbangan tubuh. Seluruh tubuh cumi-cumi terbungkus oleh mantel. Cumi- cumi dapat bergerak dengan 2 cara, yaitu dengan menggunakan tentakel dan dengan menyemprotkan air dari rongga mantel. Makanan cumi-cumi adalah udang-udangan, hewan moluska lain, dan ikan.
10 June 2010
44
ORGANISME DALAM SISTEM PERAIRAN Berdasarkan kebiasaan hidup, organisme dibedakan menjadi: Plankton Nekton Neuston Perifiton Bentos
10 June 2010
45
PLANKTON Plankton terdiri atas fitoplankton dan zooplankton, dan biasanya melayang-layang (bergerak pasif) mengikuti gerak aliran air.
10 June 2010
46
NEKTON Nekton adalah hewan yang aktif berenang dalam air. Contoh : ikan.
10 June 2010
47
NEUSTON Neuston adalah organisme yang mengapung atau berenang di permukaan air atau bertempat pada permukaan air. Contoh : serangga air.
10 June 2010
48
PERIFITON Perifiton merupakan tumbuhan atau hewan yang melekat atau bergantung pada tumbuhan atau benda lain. Contoh: keong.
10 June 2010
49
BENTOS Bentos adalah hewan dan tumbuhan yang hidup di dasar atau hidup pada endapan. Bentos dapat sessil (melekat) atau bergerak bebas. Contoh : cacing dan remis.
10 June 2010
50
