Anomali Air

Wah, sepertinya segar sekali bisa minum es jeruk di samping, begitulah yang pertama saya rasakan bila disuguhi segelas es jeruk. Namun sepintas saya melihat dan melamun, cantik juga es batu yang mengambang di gelas itu, kayak balok kayu di air saja. Tapi es batu kan air yang didinginkan? Seharusnya tenggelam, karena zat yang didinginkan biasanya massa jenisnya semakin besar, kok es nya tidak tenggelam?

Air merupakan senyawa kimia. Senyawa dapat diartikan sebagai gabungan dari beberapa unsur kimia (atom). Rumus kimia air adalah H2O, yang berarti gabungan dari 2 atom Hidrogen (H) dan 1 atom Oksigen (O). Gabungan dari 2 buah atom atau lebih disebut molekul. H2O dapat kita sebut sebagai satu molekul air. Molekul air bersifat dipole (memiliki 2 kutub), yang bermuatan negatif di oksigen atom, dan positif pada Hidrogen atom. Sehingga terjalin ikatan antara molekul air, yang dikenal dengan ikatanHidrogen.


Air memiliki sifat yang unik dibandingkan dengan zat lain, umumnya benda lain memiliki masa jenis (Rho) yang besar dalam bentuk padat, tapi tidak dengan air. Pada suhu 4°C air memiliki masa jenis terbesar, pada bentuk cair. Bila suhu diturunkan masa jenisnya kembali mengecil, fenomena ini dikenal dengan sifat anomali air.

Grafik massa jenis air terhadap temperatur (celcius)

Rahasia anomali air sesungguhnya berkaitan erat dengan kelangsungan makhluk hidup di belahan bumi yang memiliki musim dingin yang sangat. Anomali tersebut telah menjadikan berat jenis es lebih kecil daripada air karena volume es yang lebih besar. Berat air yang masih cair adalah sama dengan es yang telah membeku. Perubahan bentuk dari cair ke padat (beku) tidak akan mengubah berat zat tersebut, akan tetapi volumenya mengalami perubahan yakni membesar. Karena volume es lebih besar maka berat jenisnya menjadi lebih kecil dari air. Inilah yang menyebabkan es mengapung di air.

Air akan mulai membeku jika molekulnya tidak memiliki lagi cukup energi untuk melepaskan diri dari ikatan atom hidrogen (H). Pada 0°C mulailah terbentuk ikatan-ikatan yang kuat, dimana setiap atom Oksigen (O) secara tetraedris dikelilingi oleh 4 atom Hidrogen (H). Yang pada mulanya ikatan molekul air tidak erat, akhirnya menjadi suatu kristal yang bolong-bolong (cluster). Akibatnya air dalam fase padat (es) ini mengambil bentuk volume yang besar. Pertambahan volumenya hingga mencapai 10%, masa jenisnya juga berkurang 10% (menjadi lebih ringan).

Bayangkan bila air tidak diberi sifat anomali oleh Tuhan sehingga volumenya terus menyusut bila didinginkan. Apa yang terjadi? Es akan tenggelam ke dalam air. Mengapungnya es di atas air menjadi kunci berlangsungnya kehidupan di musim dingin. Danau dan lautan berubah menjadi es pada musim dingin, akan tetapi itu hanya di permukaan saja, dengan ketebalan es tidak lebih dari dua meter. Es yang berada di permukaan bersifat menghambat suhu dan bukanlah pengantar panas atau dingin yang baik sehingga justru es itu menjadi pelindung kehidupan di bawah danau dari suhu udara yang amat dingin. Bahkan meski suhu udara berada pada minus 50°C, air di bawah danau tidak akan membeku karena terlindungi es di permukaan, dan kehidupan di dalamnya pun tetap berlangsung karena suhunya tidak kurang dari 0°C. Alangkah besar dan agung karunia-Nya.

Perhatian
Titik beku 0°C hanyalah berlaku pada air tawar (air yang tidak terkena campuran zat lain). Pada air laut titik beku dipengaruhi oleh kandungan kadar garam. Kandungan kadar garam lautan tidaklah sama. Garam dapat menurunkan titik beku air. Titik beku pada air laut dengan kadar garam sebanyak 3,5% adalah sekitar - 1,9°C. Perbedaan kadar garam didalam lautan juga meyebabkan air laut dapat bersirkulasi. Selain itu ikan (di daerah kutub), tubuhnya dilengkapi dengan Protein yang dapat mencegah terjadinya pembentukan kristal es di sel darahnya, yang dikenal dengan Antifreeze-Proteine (AFP). Tanpa adanya AFP darah ikan akan membeku pada temperatur -0,9°C. Dua hal ini menyebabkan kenapa ikan masih dapat hidup dalam suhu air laut di daerah kutub yang berkisar -1,8°C.


>> sumber : KSU pointer, kaskus