Ringkasan : AIR DAN LINGKUNGAN YANG COCOK BAGI KEHIDUPAN, dari

teksbook Campbell Biologi Edisi 8 Jilid 1.

Polaritas molekul air menghasilkan ikatan hidrogen

Tiga-perempat permukaan bumi terendam air. Hal itulah alasan utama bumi dapat

dihuni karna semua organisme hidup memerlukan air. Misalnya, Manusia, sangat

membutuhkan air untuk memenuhi kebutuhan hidupnya seperti memasak, mencuci pakaian

dan lain-lain. Air memiliki tiga wujud materi yaitu padat, cair dan gas. Struktur molekul air

berbentuk seperti V dengan dua atom hidrogen yang digabungkan ke satu atom okesigen oleh

ikatan kovalen tunggal. Atom okesigen memiliki muatan parsial negatif (δ-), sedangkan atom

hidrogen memiliki muatan parsial positif (δ+) sehingga terbentuk ikatan hidrogen antar

molekul air.

Empat sifat emergen air berkontribusi dalan kecocokan Bumi bagi Kehidupan

Air memiliki empat sifat emergen yang berkontribusi menjadikan Bumi sebagai

lingkungan yang cocok bagi kehidupan yaitu perilaku kohesif, kemampuan memoderasi suhu,

pengembangan saat membeku, dan keserbabisaan sebagai zat pelarut. Pertama, perilaku

kohesif pada air ditunjukkan dengan cara mempertahankan keutuhan air, hal tersebut

disebabkan oleh ikatan-ikatan hidrogen yang terbentuk antar molekul air.

Kedua, selain perilaku kohesif yang ditunjukkan oleh air, air juga memiliki

kemampuan memoderasi suhu yaitu mengurangi perubahan suhu udara yang ekstrem dengan

cara menyerap panas dari udara dan melepaskan panas yang tersimpan ke udara yang lebih

sejuk. Air dapat menampung panas secara efektif karena dapat menyerap dan melepaskan

panas dalam jumlah yang relatif besar dengan hanya mengalami sedikit perubahan suhu.

Ketiga, saat air berwujud padat, air memiliki densitas (kerapatan) yang lebih rendah

daripada saat berwujud cair. Hal itu disebabkan karena saat berwujud padat setiap molekul

berikatan-hidrogen berbentuk kristal berdimensi tiga dan berruang, sehingga dalam wujud

padat molekul air lebih sedikit daripada berwujud cair dalam volume yang setara. . Ketika

suhu turun ke 0ᵒC, air terkunci dalam kisi kristalin; setiap molekul air berikatan hidrogen

dengan empat molekul air lain. Ikatan hidrogen ini menjaga molekul-molekul untuk jauh

terpisah sehingga densitas es menjadi sekitar 10% lebih rendah (10% lebih sedikit molekul

untuk volume yang sama) daripada air berwujud cairan pada 4ᵒC. Ketika es menyerap panas

yang cukup sehingga suhunya naik di atas 0ᵒC, ikatan hidrogen di antara molekul-molekul

terganggu. Ketika kristal runtuh, es akan mencair, dan molekul-molekul terganggu. Ketika

kristal runtuh, es akan mencair, dan molekul-molekul menjadi bebas untuk saling berdekatan.

Keempat, air merupakan zat pelarut, tidak ada yang berkerja lebih baik daripada air.

Misalnya, sebongkah gula yang ditempatkan dalam segelas air maka gula tersebut akan

terlarut dalam air. Cairan yang sepenuhnya merupakan campuran homogen dari dua zat atau

lebih disebut sebagai larutan (solution). Agen yang melarutkan dalam suatu larutan disebut

pelarut (solvent), sedangkan zat yang dilarutkan disebut zat terlarut (solute). Dalam conttoh

ini, air adalah pelarut sedangkan gula adalah zat terlarut.

Zat apa pun yang memiliki afinitas terhadap air disebut hidrofilik. Zat yang bersifat

hidrofilik terkadang tidak benar-benar larut. Contohnya, katun, terdiri dari molekul-molekul

selulosa, senyawa ini memiliki banyak wilayah bermuatan positif parsial dan negatif parsial

yang dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air. Air akan beradhesi dengan serat selulosa,

oleh karna itu katun sangat bagus untuk mengeringkan tubuh tetapi tidak larut ketika dicuci.

Beberapa zat ada yang tidak memiliki afinitas dengan air disebut hidrofobik. Zat ini tidak

dapat membentuk ikatan hidrogen sehingga tampak menolak air. Contohnya, minyak sayur,

tidak akan bercampur dengan air. Hal ini dikarnakan perilaku hidrofobik molekul minyak

akibat dari prevalensi ikatan yang relatif nonpolar.

Kondisi asam dan basa memengaruhi organisme hidup

Sifat pelarut pada air terkadang menyebabkan air memiliki konsentrasi H+ dan OH-

yang tidak seimbang, yaitu saat zat meningkatkan konsentrasi ion hidrogen suatu larutan

maka akan bersifat asam. Misalnya, air ditambahkan asam klorida (HCl) maka ion hidrogen

berdisosiasi dari ion klorida sehingga menghasilkan larutan asam, yang memiliki lebih

banyak H+ daripada OH-. Saat zat mengurangi konsentrasi ion hidrogen suatu larutan maka

bersifat basa. Natrium hidroksida, misalnya, mengurangi konsentrasi H+ secara tidak

langsung dengan cara berdisosiasi untuk membentuk ion hidoksida, yang bersatu dengan ion

hidrogen dan membentuk air.

Skala pH memperkecil kisaran konsentrasi H+ dan OH- dengan menggunakan

logaritma. pH suatu larutan didefinisikan sebagai logaritma negatif (berbasis 10) dari

konsentrasi ion hidrogen. Nilai pH larutan berpelarut air yang netral pada 25ᵒC adalah 7, yang

merupakan titik tengah skala. Nilai pH kurang dari 7 menandakan larutan asam; semakin

rendah angkanya, semakin asam pula larutan tersebut. Nilai pH untuk larutan basa di atas 7.

Sebagian besar sel hidup memiliki pH internal yang dekat dengan 7. Perubahan pH sekecil

apapun dapat membahayakan, karena proses kimia dalam sel sangat sensitif terhadap

konsentrasi ion hidrogen dan hidroksida. pH darah manusia sangat dekat dengan 7,4, yang

agak basa. Manusia tidak dapat bertahan hidup lebih dari beberapa menit jika pH darahnya

turun ke 7 atau naik ke 7,8, dan ada suatu sistem kimiawi dalam darah yang mempertahankan

kestabilan pH. Keberadaan zat yang disebut bufer memungkinkan pH cairan biologis relatif

konstan meskipun ada penambahan asam atau basa. Bufer (buffer, disebut juga penyangga

atau dapar) adalah zat yang meminimalkan perubahan konsentrasi H+ dan OH- dalam larutan.

Ketergantungannya organisme terhadap air untuk keberlangsungan kehidupan maka

adanya ancaman terhadap kualitas air di Bumi merupakan masalah lingkungan yang serius.

Kebanyakan ancaman itu datang dari aktivitas manusia, misalnya, pembakaran bahan fosil

(batu bara, minyak bumi, dan gas). Pembakaran bahan fosil adalah sumber utama sulfur

oksida dan dinitrogen oksida. Senyawa-senyawa ini akan bereaksi dengan air di udara

sehingga terbentuk asam kuat yang akan turun ke Bumi bersamaan dengan hujan atau salju.

Presipitasi asam (acid precipitation) adalah sebutan untuk huja, salju, atau kabut dengan pH

yang lebih rendah dari 5,2. Presipitasi asam dapat merusak kehidupan di danau dan sungai.

Selain itu, presipitasi asam yang turun di daratan memberi pengaruh buruk pada kimia tanah

dan telah merusak hutan di Amerika Utara dan Eropa.