BAB 1
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kekentalan adalah sifat dari suatu
zat cair (fluida) disebabkan adanya gesekan antara molekul-molekul zat cair
dengan gaya kohesi pada zat cair tersebut. Gesekan-gesekan inilah yang
menghambat aliran zat cair. Besarnya kekentalan zat cair (viskositas)
dinyatakan dengan suatu bilangan yang menentukan kekentalan suatu zat cair.
Hukum viskositas Newton menyatakan bahwa untuk laju perubahan bentuk sudut
fluida yang tertentu maka tegangan geser berbanding lurus dengan viskositas.
Suatu zat memiliki kemampuan tertentu
sehingga suatu padatan yang dimasukkan kedalamnya mendapat gaya tekanan yang
diakibatkan peristiwa gesekan antara permukaan padatan tersebut dengan zat
cair. Sebagai contoh, apabila kita memasukkan sebuah bola kecil kedalam zat
cair, terlihatlah batu tersebut mula-mula turun dengan cepat kemudian melambat
hingga akhirnya sampai didasar zat cair. Bola kecil tersebut pada saat tertentu
mengalami sejumlah perlambatan hingga mencapai gerak lurus beraturan. Gerakan
bola kecil menjelaskan bahwa adanya suatu kemampuan yang dimiliki suatu zat
cair sehingga kecepatan bola berubah. Mula-mula akan mengalami percepatan yang
dikarenakan gaya beratnya tetapi dengan sifat kekentalan cairan maka besarnya
percepatannya akan semakin berkurang dan akhirnya nol. Pada saat tersebut
kecepatan bola tetap dan disebut kecepatan terminal. Hambatan-hambatan
dinamakan sebagai kekentalan (viskositas). Akibat viskositas zat cair itulah yang menyebabkan terjadinya
perubahan yang cukup drastic terhadap kecepatan batu.
B. Rumusan Masalah
Dalam makalah
ini akan membahas tentang :
1. Struktur air dan ikatan hidrogen
2. Karakteristik molekul air
3. Air sebagai pelarut
4. Ionisasi air dan skala ph
BAB II
PEMBAHASAN
.
A.
Struktur Air dan Ikatan Hidrogen
Air adalah molekul sederhana yang
terdiri dari satu atom oksigen terikat pada dua atom hidrogen yang berbeda.
Karena elektronegativitas lebih tinggi dari atom oksigen, ikatan tersebut
adalah kovalen polar (ikatan polar).
Atom oksigen menarik elektron bersama dari ikatan kovalen sampai batas
jauh lebih besar dibandingkan atom hidrogen. Akibatnya, atom oksigen memperoleh
muatan negatif parsial (δ -), sedangkan atom hidrogen masing-masing
memperoleh muatan positif parsial (δ+). Molekul mengadopsi struktur
bengkok karena dua pasangan elektron mandiri pada atom oksigen. Sudut ikatan
H-O-H adalah sekitar 105 °, sedikit lebih kecil dari yang ideal 109,5 ° dari
sp3 hibridisasi orbital atom.
Molekul air, divisualisasikan tiga
cara yang berbeda : Model bola- dan- tongkat , model ruang -isi , dan rumus
struktur dengan muatan parsial.
Bentuk bengkok dari molekul air
sangat penting karena ikatan kutub OH tidak meniadakan satu sama lain dan
molekul secara keseluruhan adalah polar. Gambar di bawah ini menggambarkan
polaritas bersih dari molekul air. Oksigen merupakan ujung negatif dari
molekul, sedangkan daerah antara atom hidrogen merupakan ujung positif dari
molekul. Air adalah molekul polar, sebagaimana kerapatan elektron yang lebih
besar ditemukan di sekitar atom oksigen lebih elektronegatif .
Molekul polar menarik satu sama lain oleh
kekuatan dipol-dipol setelah ujung yang positif dari satu molekul tertarik ke ujung
negatif dari molekul di dekatnya. Dalam kasus air, ikatan OH tersebut sangat
polar menghasilkan sangat sedikit kerapatan elektron di sekitar atom hidrogen.
Setiap atom hidrogen sangat tertarik dengan pasangan elektron tunggal pada atom
oksigen yang berdekatan. Ini disebut ikatan hidrogen dan lebih kuat dari
kekuatan dipol-dipol konvensional.
Karena setiap atom oksigen memiliki
dua pasangan elektron mandiri, dapat membuat ikatan hidrogen dengan atom hidrogen
dari dua molekul lain yang terpisah. Gambar di bawah ini menunjukkan hasil geometri
tetrahedral sekitar masing-masing atom oksigen yang terdiri dari dua ikatan
kovalen dan dua ikatan hidrogen.
.
Sebagai hasil dari dua ikatan kovalen dan dua ikatan hidrogen, geometri
sekitar masing-masing atom oksigen kurang lebih tetrahedral.
Fungsi air
1.
Sebagai
komponen sel terbesar
2.
Pelarut
unsur hara dan media transportasi.
3.
Media
yang baik untuk reaksi biokimia .
4.
Reaktan
pada beberapa reaksi metabolisma misalnya fotosintesis.
5.
Pembentuk
struktur sel melalui pengaturan tekanan turgur misalnya daun.
6.
Media
pergerakan gamet dalam peristiwa pembuahan
7.
Media
pada penyebaran anakan atau propagul misal kelapa
8.
Pengatur
pergerakan tumbuhan karena keluar-masuknya air masuknya air misalnya pergerakan
diurnal, pembukaan dan penutupan stimata, bunga unga mekar, dan sebagainya.
9.
Pengatur
pemanjangan sel dan pertumbuhan.
10. Penstabil temperatur
11. 11.Penting dalam proses evolusi ada
tumbuhan daerah evolusi ada tumbuhan daerah kering (xerofit), sedang (mesofit)
dan hidrofit.
B.
Karakteristik Molekul Air
Air memiliki beberapa sifat kimia dan
fisika yang tidak dimiliki molekul lain. Air memiliki karakteristik khas karena
sifat kimia dan fisika yang dimiliki. Beberapa karakteristik molekul air adalah
sebagai berikut:
a. Berbentuk cair pada suhu ruang. Semakin
besar ukuran molekul suatu senyawa, maka senyawa tersebut akan memiliki kecenderungan
untuk berbentuk cair atau padat pada suhu ruang. Jika senyawa memiliki ukuran
molekul yang kecil, senyawa tersebut cenderung berbentuk gas atau cair. Air
sebenarnya memiliki berat molekul yang kecil, hanya sekitar 18 gram/mol. Tetapi
air berbentuk cair pada suhu ruang. Hal ini karena dalam molekul-mlekul air
terdapat ikatan-ikatan hidrogen yang menyebabkan molekul-molekulnya tidak mudah
terlepas dan berubah bentuk menjadi gas. Penting untuk diperhatikan bahwa
senyawa lain yang memiliki berat molekul kecil dan berbentuk cair pada suhu
kamar adalah molekul yang bersifat polar.
b. Panas spesifik tinggi. Panas spesifik
adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air murni
sebesar 1°C. panas spesifik air lebih tinggi dari dari semua senyawa lain
kecuali amonia cair. Panas spesifik tinggi pada air disebabkan oleh susunan
molekul air yang memungkinkan atom-atom O dan H bergerak secara bebas sehingga
dapat menyerap banyak energi tanpa diikuti oleh kenaikan suhu. Dalam kaitannya
dengan tumbuhan, panas spesifik yang tinggi berguna untuk menstabilkan suhu
tumbuhan walaupun menerima atau kehilangan sejumlah energi.
c. Panas laten vaporasi dan fusi yang
tinggi. Panas laten vaporasi adalah energi yang dibutuhkan untuk menguapkan 1
gram air murni pada suhu 20®C. Panas laten fusi adalah energi yang digunakan
untuk mencairkan 1 gram es pada suhu 0°C. Tingginya energi yang dibutuhkan disebabkan
oleh ikatan hidrogen pada molekul air. Pada tumbuhan panas vaporasi yang tingg
penting untuk menjaga stabilitas suhu daun melalui proses transpirasi. Viskositas
rendah Ikatan-ikatan hidrogen yang harus diputus agar air dapat mengalir memunculkan
anggapan bahwa air memiliki viskositas (hambatan pengaliran) yang tinggi.
Namun, pada kenyataannya, air memiliki viskositas yang rendah. Pada keadaan
cair, ikatan hidrogen dimiliki bersama oleh 2 molekul air yang lainnya yang
menyebabkan ikatan hidrogen tersebut lemah dan mudah putus. Air dapat dengan
mudah mengalir pada jaringan tumbuhan. Viskositas air akan menurun pada suhu
yang lebih tinggi.
d. Adanya gaya kohesi dan adhesi. Adanya
gaya kohesi menjadikan air dapat diangkut dalam pembuluh xilem dari akar ke daun.
Karena berifat polar maka akan mudah terjadi tarik-menarik antara molekul air
dengan berbagai molekul lainnya, misalnya dengan protein dan polisakarida
penyusun dinding sel. Daya tarik-menatik antar molekul yang tidak sejenis
disebut adhesi. Daya tarik-menatik antara molekul yang sejenis disebut kohesi. Kohesi
antar molekul air menyebabkan tegangan permukaan di mana molekul air pada
bagian permukaan ditari oleh molekul air di bagian bawah. Dari peristiwa ini, butiran
tetasan air akan tampak seolah-olah dilapisi oleh kulit ang bersifat elastis
dan butiran air akan cenderung berbentuk bulat.
C.
AIR SEBAGAI PELARUT
Air dapat melarutkan lebih banyak bahan kimia dibandingkan
dengan zat cair lainnya. Oleh karena itu air merupakan pelarut yang sangat baik
untuk ion-ion bermuatan positif maupun negatif. Sisi positif molekul air dapat
mengikat anion sedangkan sisi negatifnya akan mengikat kation. Jika air
mengandung elektrolit (ion) yang terlarut, maka larutan ini akan bermuatan
listrik.
Air sering disebut sebagai pelarut universal karena air
melarutkan banyak zat kimia. Air berada dalam kesetimbangan dinamis antara fase
cair dan padat di bawah tekanan dan temperatur standar. Dalam bentuk ion, air
dapat dideskripsikan sebagai sebuah ion hidrogen (H + ) yang berasosiasi
(berikatan) dengan sebuah ion hidroksida (OH - ).
Air merupakan pelarut yang sering digunakan. Hal ini
disebabkan karena air merupakan zat yang mudah di dapat dan mempunyai kemampuan
tinggi untuk melarutkan zat. Jika kita sedang memasak sayur, bermacammacam
bumbu kita masukkan untuk mendapatkan rasa yang sedap. Rasa tersebut merupakan
kombinasi rasa dari beberapa macam bumbu yang telah terlarut dalam air (kuah).
Karena kemampuan yang tinggi dalam melarutkan zat, air dinamakan sebagai
“pelarut universal”. Di dalam tubuh kita pun air melarutkan makanan sehingga
mudah dicerna.
Peranan air sebagai pelarut ini penting sekali artinya bagi
kehidupan. Struktur molekul protein dan asam nukleat sangat ditentukan oleh
adanya molekul air disekitarnya. Selain protein dan asam nukleat, aktivitas
senyawa lain didalam protoplasma juga ditentukan oleh adanya air, kecuali untuk
molekul yang berada dalam oleosom atau bagian lemak pada membran.
Walaupun air dapat bertindak sebagai bahan periaksi (reaktan)
atau sebagai produk suatu reaksi kimia, tetapi yang lebih penting adalah air
mrnciptakan lingkungan yang memungkinkan untuk berlangsungnya berbagai reaksi
biokimia dalam sel tumbuhan.
D.
IONISASI AIR DAN SKALA PH
Beberapa molekul air dipecah menjadi ion hidrogen (H+) dan ion hidroksil (OH¯).
Secara metematis hasil perkalian antara konsentrasi H+ dan OH¯ (dalam
satuan molar) adalam konstan, yakni: [H+].[OH¯] = k. Pada suhu
kamar, k = 10¯14. Pada air murni [H+] dan [OH-]
masing-masing adalah 10-7 moral (M). secara alamiah , air sangat
jarang menngandung H+ dan OH- konsentrasi yang sama. Berdasarkan konsentrasi
H+ dalam larutan, dikembangkan skala pH yang mencerminkan tingkat
keasamaan larutan yang bemanfaat dalam studi fisiologi tumbuhan maupun bidang
ilmu lainnya. Keasamaan larutan (pH) dihitung dengan rumus : pH= -log [H+].
Air (H2O)
pada dasarnya banyak mengandung mineral misalnya Ca, Mg, Na, K, Cl, S, P.
Mineral-mineral ini berada dalam keadaan ion yang bergabung dengan elemen lain.
Sebagian besar dari air dengan molekul H2O akan terpisah membentuk H+ dan OH-
yang masing-masing akan mengikat mineral yang lain untuk menghasilkan gabungan
kimia seperti HCl, NaOH, CaOH, KOH. Untuk bentuk ion Hydroksil (OH-) yang ada
di dalam air akan sangat berguna sekali dalam menangkap radikal bebas dalam
tubuh sehingga akumulasi sisa asam dalam tubuh akan berkurang. Banyaknya ion H+
dan OH- dapat diukur dengan pH.
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Air adalah molekul sederhana yang
terdiri dari satu atom oksigen terikat pada dua atom hidrogen yang berbeda.
Karena elektronegativitas lebih tinggi dari atom oksigen, ikatan tersebut
adalah kovalen polar (ikatan polar).
Atom oksigen menarik elektron bersama dari ikatan kovalen sampai batas
jauh lebih besar dibandingkan atom hidrogen. Akibatnya, atom oksigen memperoleh
muatan negatif parsial (δ -), sedangkan atom hidrogen masing-masing
memperoleh muatan positif parsial (δ+). Molekul mengadopsi struktur bengkok
karena dua pasangan elektron mandiri pada atom oksigen. Sudut ikatan H-O-H
adalah sekitar 105 °, sedikit lebih kecil dari yang ideal 109,5 ° dari sp3
hibridisasi orbital atom.
Karakteristik Molekul Air
Air memiliki beberapa sifat kimia dan
fisika yang tidak dimiliki molekul lain. Air memiliki karakteristik khas karena
sifat kimia dan fisika yang dimiliki. Beberapa karakteristik molekul air adalah
sebagai berikut:
a.
Berbentuk
cair pada suhu ruang.
b.
Panas
spesifik tinggi.
c.
Panas
laten vaporasi dan fusi yang tinggi.
Air sering disebut sebagai pelarut
universal karena air melarutkan banyak zat kimia. Air berada dalam
kesetimbangan dinamis antara fase cair dan padat di bawah tekanan dan
temperatur standar. Dalam bentuk ion, air dapat dideskripsikan sebagai sebuah
ion hidrogen (H + ) yang berasosiasi (berikatan) dengan sebuah ion hidroksida
(OH - ).
B. Saran
Dengan adanya makalah ini diharapkan akan menjadi bahan
pembelajaran sehingga Mahasiswa dapat lebih memahami materi Struktur air dan
ikatan hidrogen, Karakteristik molekul air, Air sebagai pelarut dan Ionisasi
air dan skala ph.
DAFTAR PUSTAKA
Baker, D.A. 1978. Transport
Phenomena in Plants. Halsted Press, New York.
Benyamin Lakitan. 2010,
Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan, PT.
Raja Grafindo Persada, Jakarta
Kochian, L.V. and W.L. Lucas, 1982, Potassiumi Transport in Corn
Roots, Plant Physiology 70:172'3-1731.
Marcelle, R., H. Clijsters, and M. Van Poucke (editors).
1986. Biological Control of
Photosynthests. Martious Ni hoff Publishers, Dordrecht.
Milthorpe, F.L. and J. Moorby. 1988. An. Introduction to Crop Physiology. Second Edition. Cambridge University
Pless, Cambridge
Petrucci, R.H. 1982. General Chemistry: Principles bnd Modern Applications. Macmillan Publishing Co., Inc.,
ew Yor .
Salisbury, F.B. and C.W. Ross. 1985. Plant Phy'siology. Third Edition. Wadsworth Publishing Co.,
Belmont, California.
Zeiger, E., G.D. Farquhar, and I.R. Cowan (editors). 1987. Stomatal Function. Stanford University
Press, Stanford, California.
