Wikipedia

Sifat air

Untuk bahasan lebih luas tentang topik ini, lihat Air.

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[19] dan sering disebut sebagai "pelarut universal"[20] serta "pelarut kehidupan."[21] Senyawa ini adalah zat yang paling melimpah di permukaan Bumi[22] dan satu-satunya zat umum yang terdapat sebagai padat, cair, dan gas di permukaan bumi.[23] Senyawa ini juga merupakan molekul paling melimpah ketiga di alam semesta (di belakang molekul hidrogen dan karbon monoksida).[22]

Air
Struktur geometris molekul air
Model bola-dan-pasak molekul air
Model bola-dan-pasak molekul air
Model ruang terisi molekul air
Model ruang terisi molekul air
Setetes air jatuh ke dalam air di gelas
Nama
Nama IUPAC
Air
Nama IUPAC (sistematis)
Oksidana
Nama lain
Hidrogen hidroksida (HH atau HOH), hidrogen oksida, dihidrogen monoksida (DHMO) (nama sistematis[1]), dihidrogen oksida, asam hidrat, asam hidrohidroksida, asam hidroksat, hidrol,[2] μ-oksido dihidrogen, κ1-hidroksil hidrogen(0)
Penanda
Model 3D (JSmol)
3DMet {{{3DMet}}}
Referensi Beilstein 3587155
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Nomor EC
Referensi Gmelin 117
Nomor RTECS {{{value}}}
UNII
  • InChI=1S/H2O/h1H2 YaY
    Key: XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N YaY
  • O
Sifat
H2O
Massa molar 18.01528(33) g/mol
Penampilan Padatan kristalin putih, cairan hampir bening dengan sedikit warna biru, gas tak berwarna[3]
Bau Tidak ada
Densitas Cair:[4]
0.9998396 g/mL pada 0 °C
0.9970474 g/mL pada 25 °C
0.961893 g/mL pada 95 °C
Padat:[5]
0.9167 g/ml pada 0 °C
Titik lebur 000 °C (32 °F; 273 K) [a]
Titik didih 9.998 °C (18.028 °F; 10.271 K) [6][a]
N/A
Kelarutan Sukar larut dalam haloalkana, hidrokarbon alifatik dan aromatik, eter.[7] Peningkatan kelarutan dalam karboksilat, alkohol, keton, amina. Larut dengan metanol, etanol, propanol, isopropanol, aseton, gliserol, 1,4-dioksana, tetrahidrofuran, sulfolan, asetaldehida, dimetilformamida, dimetoksietana, dimetil sulfoksida, asetonitril. Larut sebagian dengan Dietil eter, metil etil keton, Diklorometana, etil asetat, bromin.
Tekanan uap 31.690 kilopascal or 312,8 atm pada 25 °C[8]
Keasaman (pKa) 13.995[9][10][b]
Kebasaan (pKb) 13.995
Asam konjugat Hidronium H3O+ (pKa = 0)
Basa konjugat Hidroksida OH– (pKb = 0)
Konduktivitas termal 0.6065 W/(m·K)[13]
Indeks bias (nD) 1.3330 (20 °C)[14]
Viskositas 0.890 mPa·s (0.890 cP)[15]
Struktur
Heksagonal
C2v
Tekuk
1.8546 D[16]
Termokimia
Kapasitas kalor (C) 75.385 ± 0.05 J/(mol·K)[17]
Entropi molar standar (So) 69.95 ± 0.03 J/(mol·K)[17]
Entalpi pembentukan standar (ΔfHo) −285.83 ± 0.04 kJ/mol[7][17]
Energi bebas Gibbs (ΔfG) −237.24 kJ/mol[7]
Bahaya
Bahaya utama Tenggelam
Longsor salju (sebagai salju)


Keracunan air
(lihat pula Parodi dihidrogen monoksida)

Lembar data keselamatan SDS
no hazard statements
Titik nyala Non-flammable
Senyawa terkait
Kation lainnya
 Hidrogen sulfida
Hidrogen selenida
Hidrogen telurida
Hidrogen polonida
Hidrogen peroksida
Related pelarut
 Aseton
Metanol
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada suhu dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
YaY verifikasi (apa ini YaYN ?)
Referensi

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,[c] 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−.[c] 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.[24]

Sifat fisika sunting

Air adalah zat kimia dengan rumus kimia H2O; satu molekul air memiliki dua hidrogen atom yang berikatan secara kovalen pada satu atom oksigen.[25] 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.[3] 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.[26]

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).[27] Namun, ikatan ini cukup kuat untuk menciptakan banyak sifat khas air, beberapa di antaranya menjadikannya bagian integral dari kehidupan.[28]

Struktur sunting

 
Model ikatan hidrogen (1) antar molekul air

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.[29]

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.[30]

Sifat kimia sunting

Swa-ionisasi sunting

Artikel utama: Swaionisasi air

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,  , 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.[31]

Konstanta kesetimbangan termodinamika adalah hasil bagi aktivitas termodinamika dari semua produk dan reaktan termasuk air:

 

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  

Geokimia sunting

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 sunting

Hujan umumnya agak asam, dengan pH antara 5,2 dan 5,8 jika tidak memiliki asam yang lebih kuat dari karbon dioksida.[32] 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 sunting

Air adalah zat yang paling melimpah di Bumi dan juga molekul paling melimpah ketiga di alam semesta, setelah H2 dan CO.[22] 0,23 ppm massa bumi adalah air dan 97,39% dari volume air global 1,38×109 km3 ditemukan di lautan.[33]

Sejarah sunting

Henry Cavendish menunjukkan bahwa air terdiri dari oksigen dan hidrogen pada tahun 1781.[34] Penguraian pertama air menjadi hidrogen dan oksigen, dengan elektrolisis, dilakukan pada tahun 1800 oleh ahli kimia Inggris William Nicholson dan Anthony Carlisle.[34][35] Pada tahun 1805, Joseph Louis Gay-Lussac dan Alexander von Humboldt menunjukkan bahwa air terdiri dari dua bagian hidrogen dan satu bagian oksigen.[36]

Gilbert Newton Lewis mengisolasi sampel pertama dari air berat murni pada tahun 1933.[37]

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 sunting

Catatan kaki sunting

  1. ^ a b Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW), digunakan untuk kalibrasi, meleleh pada 273.1500089(10) K (0.000089(10) °C, dan mendidih pada 373.1339 K (99.9839 °C). Komposisi isotop lainnya meleleh atau mendidih pada suhu yang sedikit berbeda.
  2. ^ Nilai 15,7 yang umum dikutip digunakan terutama dalam kimia organik untuk pKa air adalah tidak benar.[11][12]
  3. ^ a b H+ mewakili H3O+(H2O)n dan ion yang lebih kompleks yang terbentuk.

Referensi sunting

Catatan sunting

  1. ^ "naming molecular compounds". www.iun.edu (dalam bahasa Inggris). Diarsipkan dari versi asli tanggal 24 September 2018. Diakses tanggal 1 Oktober 2018. Sometimes these compounds have generic or common names (e.g., H2O is "water") and they also have systematic names (e.g., H2O, dihydrogen monoxide). 
  2. ^ "Definition of Hydrol". Merriam-Webster. Diakses tanggal 21 April 2019. 
  3. ^ a b Braun, Charles L.; Smirnov, Sergei N. (1 Agustus 1993). "Why is water blue?" (PDF). Journal of Chemical Education (dalam bahasa Inggris). 70 (8): 612. Bibcode:1993JChEd..70..612B. doi:10.1021/ed070p612. ISSN 0021-9584. 
  4. ^ Riddick 1970, Table of Physical Properties, Water 0b. pg 67-8.
  5. ^ Lide 2003, Properties of Ice and Supercooled Water in Section 6.
  6. ^ Water dalam Linstrom, P.J.; Mallard, W.G. (eds.) NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD. http://webbook.nist.gov
  7. ^ a b c Anatolievich, Kiper Ruslan. "Properties of substance: water" (dalam bahasa Inggris). 
  8. ^ Lide 2003, Vapor Pressure of Water From 0 to 370° C in Sec. 6.
  9. ^ Lide 2003, Chapter 8: Dissociation Constants of Inorganic Acids and Bases.
  10. ^ Weingärtner et al. 2016, hlm. 13.
  11. ^ "What is the pKa of Water". University of California, Davis. 9 Agustus 2015. 
  12. ^ Silverstein, Todd P.; Heller, Stephen T. (17 April 2017). "pKa Values in the Undergraduate Curriculum: What Is the Real pKa of Water?". Journal of Chemical Education. 94 (6): 690–695. Bibcode:2017JChEd..94..690S. doi:10.1021/acs.jchemed.6b00623. 
  13. ^ Ramires, Maria L. V.; Castro, Carlos A. Nieto de; Nagasaka, Yuchi; Nagashima, Akira; Assael, Marc J.; Wakeham, William A. (1995-05-01). "Standard Reference Data for the Thermal Conductivity of Water". Journal of Physical and Chemical Reference Data (dalam bahasa Inggris). 24 (3): 1377–1381. Bibcode:1995JPCRD..24.1377R. doi:10.1063/1.555963. ISSN 0047-2689. 
  14. ^ Lide 2003, 8—Concentrative Properties of Aqueous Solutions: Density, Refractive Index, Freezing Point Depression, and Viscosity.
  15. ^ Lide 2003, 6.186.
  16. ^ Lide 2003, 9—Dipole Moments.
  17. ^ a b c Water dalam Linstrom, P.J.; Mallard, W.G. (eds.) NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD. http://webbook.nist.gov
  18. ^ GHS: PubChem 962
  19. ^ Greenwood & Earnshaw 1997, hlm. 620.
  20. ^ "Water, the Universal Solvent". U.S. Department of the Interior. usgs.gov (website) (dalam bahasa Inggris). United States of America: USGS. 22 Oktober 2019. Diakses tanggal 15 Desember 2020. 
  21. ^ Reece et al. 2013, hlm. 48.
  22. ^ a b c Weingärtner et al. 2016, hlm. 2.
  23. ^ Reece et al. 2013, hlm. 44.
  24. ^ "Autoprotolysis constant". IUPAC Compendium of Chemical Terminology (dalam bahasa Inggris). IUPAC. 2009. doi:10.1351/goldbook.A00532. ISBN 978-0-9678550-9-7. 
  25. ^ Campbell, Williamson & Heyden 2006.
  26. ^ Pan BJ, Vernet M, Reynolds RA, Mitchell BG (2019). "The optical and biological properties of glacial meltwater in an Antarctic fjord". PLOS ONE (dalam bahasa Inggris). 14 (2). doi:10.1371/journal.pone.0211107. 
  27. ^ Smith, Jared D.; Christopher D. Cappa; Kevin R. Wilson; Ronald C. Cohen; Phillip L. Geissler; Richard J. Saykally (2005). "Unified description of temperature-dependent hydrogen bond rearrangements in liquid water" (PDF). Proc. Natl. Acad. Sci. USA (dalam bahasa Inggris). 102 (40): 14171–14174. Bibcode:2005PNAS..10214171S. doi:10.1073/pnas.0506899102  . PMC 1242322  . PMID 16179387. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2018-11-01. Diakses tanggal 2022-02-13. 
  28. ^ Vladilo G, Hassanali A. (2018). "Hydrogen Bonds and Life in the Universe". Life (dalam bahasa Inggris). 8 (1): 1. doi:10.3390/life8010001. 
  29. ^ Housecroft, C. E. (2020). "Ice and Beyond: Tetrahedral Building Blocks in Crystals: Chemical Education". CHIMIA (dalam bahasa Inggris). 74 (9): 735. doi:10.2533/chimia.2020.735  . 
  30. ^ Ball, Philip (2008). "Water—an enduring mystery". Nature (dalam bahasa Inggris). 452 (7185): 291–292. Bibcode:2008Natur.452..291B. doi:10.1038/452291a. PMID 18354466. 
  31. ^ Boyd 2000, hlm. 105.
  32. ^ Boyd 2000, hlm. 106.
  33. ^ Weingärtner et al. 2016, hlm. 29.
  34. ^ a b Greenwood & Earnshaw 1997, hlm. 601.
  35. ^ "Enterprise and electrolysis..." Royal Society of Chemistry (dalam bahasa Inggris). Agustus 2003. Diakses tanggal 24 Juni 2016. 
  36. ^ "Joseph Louis Gay-Lussac, French chemist (1778–1850)". 1902 Encyclopedia (dalam bahasa Inggris). Footnote 122-1. Diakses tanggal 26 Mei 2016. 
  37. ^ Lewis, G. N.; MacDonald, R. T. (1933). "Concentration of H2 Isotope". The Journal of Chemical Physics (dalam bahasa Inggris). 1 (6): 341. Bibcode:1933JChPh...1..341L. doi:10.1063/1.1749300. 

Daftar pustaka sunting

Bacaan lebih lanjut sunting

Pranala luar sunting

 
Wikimedia Commons memiliki media mengenai Molekul air.
 
Wikimedia Commons memiliki media mengenai Diagram air.
 
Wikiversity memiliki bahan belajar tentang Engineering thermodynamics/Steam tables
Diperoleh dari "https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Sifat_air&oldid=25455768"