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

Air

Model bola-dan-pasak molekul air Model ruang terisi molekul air
Nama
Nama IUPAC Air
Nama IUPAC (sistematis) Oksidana
Nama lain Hidrogen hidroksida (HH atau HOH), hidrogen oksida, dihidrogen monoksida (DHMO) (nama sistematis), dihidrogen oksida, asam hidrat, asam hidrohidroksida, asam hidroksat, hidrol, μ-oksido dihidrogen, κ^1-hidroksil hidrogen(0)
Penanda
Nomor CAS	7732-18-5^Y
Model 3D (JSmol)	Gambar interaktif
3DMet	{{{3DMet}}}
Referensi Beilstein	3587155
ChEBI	CHEBI:15377^Y
ChEMBL	ChEMBL1098659^Y
ChemSpider	937^Y
Nomor EC
Referensi Gmelin	117
PubChem CID	962
Nomor RTECS	{{{value}}}
UNII	059QF0KO0R^Y
InChI InChI=1S/H2O/h1H2^Y Key: XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N^Y
SMILES O
Sifat
Rumus kimia	H2O
Massa molar	18.01528(33) g/mol
Penampilan	Padatan kristalin putih, cairan hampir bening dengan sedikit warna biru, gas tak berwarna
Bau	Tidak ada
Densitas	Cair: 0.9998396 g/mL pada 0 °C 0.9970474 g/mL pada 25 °C 0.961893 g/mL pada 95 °C Padat: 0.9167 g/ml pada 0 °C
Titik lebur	000 °C (32 °F; 273 K)
Titik didih	9.998 °C (18.028 °F; 10.271 K)
Kelarutan dalam air	N/A
Kelarutan	Sukar larut dalam haloalkana, hidrokarbon alifatik dan aromatik, eter. 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
Keasaman (pKa)	13.995
Kebasaan (pKb)	13.995
Asam konjugat	Hidronium H3O^+ (pKa = 0)
Basa konjugat	Hidroksida OH^– (pKb = 0)
Konduktivitas termal	0.6065 W/(m·K)
Indeks bias (nD)	1.3330 (20 °C)
Viskositas	0.890 mPa·s (0.890 cP)
Struktur
Struktur kristal	Heksagonal
Grup titik	C2v
Bentuk molekul	Tekuk
Momen dipol	1.8546 D
Termokimia
Kapasitas kalor (C)	75.385 ± 0.05 J/(mol·K)
Entropi molar standar (S^o)	69.95 ± 0.03 J/(mol·K)
Entalpi pembentukan standar (ΔfH^o)	−285.83 ± 0.04 kJ/mol
Energi bebas Gibbs (ΔfG)	−237.24 kJ/mol
Bahaya
Bahaya utama	Tenggelam Longsor salju (sebagai salju) Keracunan air (lihat pula Parodi dihidrogen monoksida)
Lembar data keselamatan	SDS
Pernyataan bahaya GHS	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 temperatur dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
Y verifikasi (apa ini ^YN ?)
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, 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⁻. 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.

Sifat fisika

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

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

Struktur

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.

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.

Sifat kimia

Swa-ionisasi

Artikel utama: Swaionisasi air

Air cair mengalami fenomena swa-ionisasi menghasilkan ion hidronium dan ion hidroksida.

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.

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

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

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

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

Sejarah

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

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

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

• Ikatan kimia air
• Parodi dihidrogen monoksida
• Air murni
• Penyerapan elektromagnetik oleh air
• Dinamika fluida
• Air keras
• Air berat
• Hidrogen polioksida
• Es
• Sifat optik air dan es
• Uap
• Air super panas
• Viskositas § Air
• Kluster air
• Air (halaman data)
• Dimer air
• Model air
• Eksperimen benang air

Catatan kaki

1. 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 pK_a air adalah tidak benar.
3. H+ mewakili H₃O⁺(H₂O)_n dan ion yang lebih kompleks yang terbentuk.

Referensi

Catatan

1. . 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. 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. 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. 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. 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. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
27. Smith, Jared D.; Christopher D. Cappa; Kevin R. Wilson; Ronald C. Cohen; Phillip L. Geissler; Richard J. Saykally (2005). (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.  Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
31. Boyd 2000, hlm. 105.
32. Boyd 2000, hlm. 106.
33. Weingärtner et al. 2016, hlm. 29.
34. 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

• Boyd, Claude E. (2000). "pH, Carbon Dioxide, and Alkalinity". Water Quality (dalam bahasa Inggris). Boston, Massachusetts: Springer. hlm. 105–122. doi:10.1007/978-1-4615-4485-2_7. ISBN 9781461544852. 
• Campbell, Mary K.; Farrell, Shawn O. (2007). Biochemistry (dalam bahasa Inggris) (edisi ke-6). Cengage Learning. ISBN 978-0-495-39041-1. 
• Campbell, Neil A.; Reece, Jane B. (2009). Biology (dalam bahasa Inggris) (edisi ke-8). Pearson. ISBN 978-0-8053-6844-4. 
• Campbell, Neil A.; Williamson, Brad; Heyden, Robin J. (2006). Biology: Exploring Life (dalam bahasa Inggris). Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-250882-7. 
• Charlot, G. (2007). Qualitative Inorganic Analysis (dalam bahasa Inggris). Read Books. ISBN 978-1-4067-4789-8. 
• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (dalam bahasa Inggris) (edisi ke-2nd). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8. 
• International Union of Pure and Applied Chemistry (22 November 2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry: IUPAC Recommendations 2005 (PDF) (dalam bahasa Inggris). Royal Society of Chemistry. ISBN 978-0-85404-438-2. Diakses tanggal 31 Juli 2016. 
• Leigh, G. J.; Favre, H. A; Metanomski, W. V. (1998). (PDF) (dalam bahasa Inggris). Oxford: Blackwell Science. ISBN 978-0-86542-685-6. OCLC 37341352. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 26 Juli 2011.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
• Lewis, William C.M.; Rice, James (1922). A System of Physical Chemistry (dalam bahasa Inggris). Longmans, Green and Co. 
• Lide, David R. (19 Juni 2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th Edition. CRC Handbook (dalam bahasa Inggris). CRC Press. ISBN 9780849304842. 
• Reece, Jane B.; Urry, Lisa A.; Cain, Michael L.; Wasserman, Steven A.; Minorsky, Peter V.; Jackson, Robert B. (10 November 2011). Campbell Biology (dalam bahasa Inggris) (edisi ke-10). Boston, Mass.: Pearson. ISBN 9780321775658. 
• Riddick, John (1970). Organic Solvents Physical Properties and Methods of Purification. Techniques of Chemistry (dalam bahasa Inggris). Wiley-Interscience. ISBN 978-0471927266. 
• Sharp, Robert Phillip (25 November 1988). Living Ice: Understanding Glaciers and Glaciation. Cambridge University Press. hlm. 27. ISBN 978-0-521-33009-1. 
• Weingärtner, Hermann; Teermann, Ilka; Borchers, Ulrich; Balsaa, Peter; Lutze, Holger V.; Schmidt, Torsten C.; Franck, Ernst Ulrich; Wiegand, Gabriele; Dahmen, Nicolaus; Schwedt, Georg; Frimmel, Fritz H.; Gordalla, Birgit C. (2016). "Water, 1. Properties, Analysis, and Hydrological Cycle". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (dalam bahasa Inggris). Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. doi:10.1002/14356007.a28_001.pub3. ISBN 9783527306732. 
• Zumdahl, Steven S.; Zumdahl, Susan A. (2013). Chemistry (dalam bahasa Inggris) (edisi ke-9). Cengage Learning. ISBN 978-1-13-361109-7. 

Bacaan lebih lanjut

• Ben-Naim, A. (2011), Molecular Theory of Water and Aqueous Solutions (dalam bahasa Inggris), World Scientific 

Pranala luar

Wikimedia Commons memiliki media mengenai Molekul air.

Wikimedia Commons memiliki media mengenai Diagram air.

Wikiversity memiliki bahan belajar tentang Engineering thermodynamics/Steam tables

• "Water Properties and Measurements". United States Geological Survey. 2 Mei 2016. Diakses tanggal 31 Agustus 2016. 
• (formulasi sederhana)
• Online calculator using the IAPWS Supplementary Release on Properties of Liquid Water at 0.1 MPa, September 2008
• Chaplin, Martin (2019). "Structure and Properties of Water in its Various States". Encyclopedia of Water (dalam bahasa Inggris). Wiley Online Library 2019. hlm. 1–19. doi:10.1002/9781119300762.wsts0002. ISBN 9781119300755.  Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
• Kalkulasi tekanan uap, densitas cairan, viskositas dinamis cairan, dan tegangan permukaan air
• Kalkulator Densitas Air 2011-10-19 di Wayback Machine.
• , NASA